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Die Erfindung betrifft eine Schließeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Derartige Schließeinheiten werden bei Druckgießmaschinen, insbesondere Spritzgießmaschinen, Pressen, Gummimaschinen oder dergleichen eingesetzt. In der
WO 96/16786 A1 ist eine vollhydraulische Spritzgießmaschine mit einer Zweiplatten-Schließeinheit offenbart, bei der eine feststehende und eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte vorgesehen sind, auf denen jeweils eine Werkzeughälfte aufgespannt ist. Die Öffnungs- und Schließbewegung im Eilgang erfolgt elektrisch oder über einen hydraulischen Eilgangzylinder, die hohen Schließ- oder Zuhaltekräfte werden bei dieser bekannten Lösung über Druckkissen aufgebracht, die durch einen oder mehrere Hydraulikzylinder mit vergleichsweise großem Querschnitt ausgebildet sind, wobei bei Beaufschlagung dieses Druckkissens der Eilgangzylinder verriegelt ist. Eine derartige vollhydraulische Maschine mit einer Zweiplatten-Schließeinheit wird insbesondere bei Spritzgießmaschinen für mittlere und hohe Schussgewichte eingesetzt. Neben vollhydraulischen Spritzgießmaschinen sind auch Konzepte bekannt, bei denen elektrische Antriebe für den Eilgang und zum Aufbringen der Schließkräfte eingesetzt werden. Ein Nachteil derartiger vollelektrischer Maschinen besteht darin, dass insbesondere bei hohen Schussgewichten und den damit einhergehenden hohen Schließkräften relativ große Elektromotoren benötigt werden, die sehr kostspielig sind. Des Weiteren können diese hohen Schließkräfte bei elektrischen Systemen nur über Kniehebelsysteme aufgebracht werden, so dass die baulichen Vorteile von Zweiplatten-Schließeinheiten, d. h. die kompakte, einfache Ausführung, nicht ausgenutzt werden können. Eine derartige vollelektrische Spritzgießmaschine ist beispielsweise in der
DE 10 2005 040 560 A1 beschrieben.
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Neben den vorbeschriebenen vollelektrischen und vollhydraulischen Systemen sind am Markt noch sogenannte Hybridsysteme bekannt, bei denen beispielsweise für den Eilgang ein vergleichsweise kleiner Elektromotor verwendet wird, während die hohen Schließkräfte hydraulisch aufgebracht werden. Ein derartiges Hybridsystem ist beispielsweise in der
DE 10 2004 027 279 A1 der Anmelderin beschrieben.
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Ein Überblick über die unterschiedlichen Bauarten von Spritzgießmaschinen findet sich auch in dem Artikel „Die Spritzgießtechnologie im Wandel", der unter www.skz.de abrufbar ist. Demgemäß ist bei Zweiplatten-Schließeinheiten in der Regel ein hydraulisches Druckkissen für den Aufbau der vergleichsweise hohen Schließkraft erforderlich. Hierbei besteht die Herausforderung in der Verriegelung des elektrischen oder hydraulischen Eilgangantriebs und im schnellen Kraftaufbau, um die Zykluszeiten zu minimieren. Für eine saubere Verriegelung ist dabei eine sehr exakte Positionierung der Druckkissen eine wichtige Voraussetzung, da damit Leerhübe (Sicherheitszonen) reduziert und somit Totzeiten reduziert werden können. Für einen schnellen Schließkraftaufbau ist es auch maßgeblich, hydraulische Totvolumen des Druckkissens zu minimieren. Bei den meisten bekannten Maschinen werden vier Druckkissen (jeweils ein Druckkissen pro Holm) eingesetzt. Es ist aber auch eine andere Anzahl von Druckkissen möglich. Dabei muss sichergestellt werden, dass diese Druckkissen symmetrisch ihre Schließkraft aufbauen, halten und abbauen.
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Mit den herkömmlichen Spritzgießmaschinen sind diese Anforderungen nur in ungenügender Weise oder mit äußerst hohem vorrichtungstechnischem und regelungstechnischen Aufwand zu erfüllen.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schließeinheit zu schaffen, bei der die Schließkraft hydraulisch sehr schnell und reproduzierbar aufgebracht werden kann und eine genaue Positionierung der Druckkissen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schließeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist die Schließeinheit mit einer feststehenden und einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte ausgeführt, die mittels eines elektrischen oder hydraulischen Antriebs zum Öffnen oder Schließen eines Werkzeugs im Eilgang verfahrbar ist. Die Schließeinheit hat des Weiteren zumindest einen hydraulisch betätigten Zuhaltezylinder (Druckkissen), zum Aufbringen einer Schließkraft. Erfindungsgemäß ist eine Pumpenanordnung vorgesehen, über die Druckmittel zwischen einem in Schließrichtung und einem in Öffnungsrichtung des Zuhaltezylinders wirksamen Druckraum verschiebbar ist, um die Schließkraft auf- oder abzubauen. Die Ansteuerung der Pumpe erfolgt dabei in Abhängigkeit vom Druck in den Druckräumen. Die Pumpe ist vorzugsweise auch als Hydromotor betreibbar, so dass über sie auch Druck abgebaut werden kann. Allgemeiner kann man die Einheit deshalb auch als Hydroeinheit bezeichnen.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird somit Druckmittel über die Pumpenanordnung aus einem der Druckräume entnommen und dem anderen Druckraum zugeführt, so dass die Schließkraft sehr schnell aufgebaut werden kann, so dass die Zykluszeit gegenüber den eingangs genannten Lösungen verkürzt ist. Bei der Pumpe kann es sich um eine übliche Verdrängermaschine handeln, die von einem Motor, insbesondere einem Elektromotor rotatorisch angetrieben wird. Denkbar sind auch als Hydroeinheit einen doppeltwirkenden Hydrozylinder zu verwenden, dessen Antrieb durch einen als Linearmotor ausgebildeten Elektromotor oder durch einen elektrischen Rotationsmotor erfolgt, wobei im letzteren Fall über ein Umwandlungseinheit (Kugelrollspindel, Riemengetriebe oder ähnliches) aus der rotativen Bewegung des Elektromotors eine lineare Bewegung erzeugt wird.
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Durch geringe Leerhübe (Sicherheitszone) kann die Zykluszeit verkürzt werden. Der Aufbau der Schließkraft lässt sich noch weiter beschleunigen und auch dadurch die Zykluszeit verkürzen, wenn die beiden Druckräume des Zuhaltezylinders vorgespannt werden. Dabei ist es bevorzugt, den Vorspanndruck etwa so hoch wie den zum Aufbringen der Schließkraft erforderlichen Schließdruck zu wählen.
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Der Aufbau der Schließeinheit ist besonders einfach, wenn der Zuhaltezylinder als Gleichgangzylinder mit gleichem Zylinderflächenverhältnis ausgeführt ist.
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Zum Auf- und Abbau der Schließkräfte wird die Pumpen/Motoranordnung vorzugsweise mit einer Pumpe/einem Motor mit umkehrbarer Förderrichtung ausgeführt, wobei der in Schließrichtung wirksame Druckraum über eine Zuhalteleitung mit dem einen Anschluss der Hydroeinheit und der in Öffnungsrichtung wirksame Druckraum über eine Entlastungsleitung mit dem anderen Anschluss der Hydroeinheit verbunden ist. Vorzugsweise sind die Hydroeinheit und der Antriebsmotor in ihrer Drehrichtung umkehrbar. Bei einem Hydrozylinder als Pumpe/Motor (Plungerpumpe) ist die Umkehrbarkeit der Bewegungsrichtung des Antriebsmotors bei Verwendung eines Linearmotors notwendig und bei Verwendung eines rotativen Antriebsmotors von großem Vorteil, da dann mechanische Schaltmechanismen vermieden werden.
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Die Verwendung einer Hydroeinheit mit veränderlichem Hubvolumen hilft bei der Leistungsreduktion des Antriebsmotors.
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Der Aufbau des Druckkissens ist besonders einfach, wenn die Hydroeinheit und die Druckräume in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind, so dass dem Zuhaltezylinder unmittelbar kein Tank zugeordnet werden muss und somit der Bauraum minimal ist. Auch das Leitungstotvolumen, in dem Druck aufgebaut werden muss, kann minimal gemacht werden.
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Zum Halten der hohen Schließkraft kann in der vorgenannten Zuhalteleitung ein Sperrventil ausgeführt sein.
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Der Schließkraftabbau kann besonders schnell erfolgen, wenn zwischen der Zuhalte- und der Entlastungsleitung ein Druckausgleichsventil angeordnet ist, so dass der Druck in den Druckräumen unmittelbar durch Öffnen des Druckausgleichsventils bei Umgehung der Pumpe ausgeglichen werden kann.
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Zur Ansteuerung der Hydroeinheit können Druckaufnehmer vorgesehen werden, über die der Druck in zumindest einem der Druckräume aufgenommen werden kann, so dass die Ansteuerung der Hydroeinheit in Abhängigkeit von dem vom Druckaufnehmer abgegebenen Signal erfolgt. Alternativ kann jedoch auch die Ansteuerung der Hydroeinheit in Abhängigkeit von einer Kolbenposition des Zuhaltezylinders oder in Abhängigkeit von anderen Kriterien, beispielsweise der Holmdehnung oder vom Druckaufbau innerhalb der Werkzeugkavität oder dergleichen erfolgen. Ansteuerung schließt hier in der Bedeutung auch eine Einstellung und Veränderung der Drehzahl oder der Lineargeschwindigkeit mit ein.
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Zum Ausgleich von Leckagen im geschlossenen Kreislauf kann eine Speisepumpe vorgesehen sein, über die Druckmittel aus einem Tank zumindest einem der Druckräume zugeführt werden kann.
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Die Druckmittelverbindung zu dieser Speisepumpe kann über ein Speisesperrventil abgesperrt werden.
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Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn diese Speisepumpe mit einem veränderlichen Fördervolumen ausgeführt ist.
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Bei entsprechender Auslegung der Speisepumpe kann diese zur Druckmittelversorgung weiterer Verbraucher vorgesehen sein, wobei lediglich zum Leckageausgleich ein Druckmittelvolumenstrom zum Zuhaltezylinder abgezweigt werden muss.
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Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft bei einer Spritzgießmaschine mit Zweiplatten-Schließeinheit mit elektrischem Eilgang-Antrieb einsetzen.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Schaltschema eines hydraulischen Druckkissens einer Zweiplatten-Schließeinheit einer Spritzgießmaschine;
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2 den Verlauf der Drücke bei einem Druckkissen gemäß 1 und
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3 eine Variante eines Druckkissens gemäß 1.
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1 zeigt in stark vereinfachter Weise ein Schaltschema eines hydraulischen Druckkissens 1 einer mit einem Hybridantrieb, der kein hydraulischer Antrieb der Maschine sein muss, ausgeführten Spritzgießmaschine mit einer Zweiplatten-Schließeinheit. Eine derartige Schließeinheit hat eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 und eine feststehende Werkzeugaufspannplatte 4, die üblicherweise mittels vier Holmen 6 miteinander verbunden sind, von denen in der schematischen Darstellung in 1 lediglich einer dargestellt ist. Die Verschiebung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 gegenüber der am Maschinengestell festgelegten feststehenden Werkzeugaufspannplatte 4 erfolgt über einen Eilgangantrieb, der elektrisch oder hydraulisch oder in anderer Art und Weise ausgeführt sein kann und der in den folgenden Abbildungen nicht dargestellt ist. Das Druckkissen 1 ist während des Schließens des Werkzeugs in Ruhe. Je nach Konzept können die Holme 6 mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 mitfahren oder an der feststehenden Werkzeugaufspannplatte 4 festgelegt sein – hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus derartiger Schließeinheiten sei auf den eingangs genannten Artikel verwiesen. Bei anderen Maschinen kann die Zuordnung zwischen beweglicher Platte, fester Platte und Druckkissen 1 auch vertauscht sein, so dass die dem Druckkissen nahe Platte 4 verfahrbar wäre.
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Das Aufbringen der vergleichsweise hohen Schließkraft nach dem Schließen des auf den Platten 2, 4 aufgespannten Werkzeugs erfolgt über das dargestellte Druckkissen 1. Dabei kann jedem Holm 6 ein Druckkissen 1 zugeordnet sein, so dass insgesamt vier Druckkissen vorhanden sind. Alternativ kann auch ein zentrales Druckkissen vorgesehen werden. Bei mehreren Druckkissen ist darauf zu achten, dass der Druckaufbau und der Druckabbau synchron erfolgen, um die eingangs genannten Nachteile zu vermeiden. Ein derartiger schneller, mit hoher Genauigkeit auszuführender Schließkraftaufbau und eine genaue Positionierung zum Verriegeln sind mit dem erfindungsgemäßen Aufbau einer Schließeinheit möglich.
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Ein Druckkissen 1 dieser Schließeinheit hat einen Zuhaltezylinder 8, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Gleichgangzylinder mit einem Flächenverhältnis f von 1:1 ausgeführt ist. Demgemäß hat der Zuhaltezylinder 8 einen Kolben 10 mit zwei Kolbenstangen 12, 14, wobei die in 1 rechte Kolbenstange 14 mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 nach dem Schließen des Werkzeugs durch einen nicht gezeigten Riegelmechanismus in Wirkverbindung gebracht wird. In der schematischen Darstellung greift diese Kolbenstange 14 am Holm 6 an, prinzipiell ist dies jedoch nicht erforderlich, sondern das Druckkissen kann auch getrennt von den Holmen 6 ausgeführt sein. Der Kolben 10 macht demgemäß nur relativ kleine Bewegungen, die zur Positionierung des Riegelmechanismus, zum vollständigen Schließen des Werkzeugs und zum Druckaufbau und eventuell zum Druckabbau notwendig sind.
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Durch den Kolben 10 wird der Druckraum des Zuhaltezylinders 8 in zwei Druckräume 16, 18 mit gleichen Stirnflächen unterteilt. Die Druckmittelversorgung des Zuhaltezylinders 8 erfolgt über eine rotativ angetriebene Hydroeinheit 20 mit zwei Förderrichtungen und wahlweise konstantem oder veränderlichem mit veränderlichem Hubvolumen. Die Hydroeinheit 20 kann auch für einen Vierquadrantenbetrieb ausgelegt sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Hydroeinheit 20 ein konstantes Hubvolumen und ist mit einem drehzahlvariablen elektrischen Antriebsmotor 22 zur Einstellung des Förderstroms ausgeführt. Prinzipiell kann jedoch auch eine hydraulische Verstelleinheit verwendet werden. Ein Anschluss der Hydroeinheit 20 ist über eine Zuhalteleitung 24 mit dem in Schließrichtung wirksamen Druckraum 18 des Zuhaltezylinders 8 verbunden. Der andere Anschluss der Hydroeinheit 20 ist über eine Entlastungsleitung 26 mit dem in Öffnungsrichtung der Schließeinheit wirksamen Druckraum 16 verbunden.
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Gemäß 1 bilden die Druckräume 16, 18 und die Hydroeinheit 20 einen geschlossenen Hydraulikkreislauf, so dass in der einen Förderrichtung über die Hydroeinheit 20 Druckmittel aus dem Druckraum 16 angesaugt und über die Zuhalteleitung 24 in den sich dann vergrößernden Druckraum 18 gefördert werden kann. Bei Umkehrung der Förderrichtung wird zum Abbau der Schließkraft Druckmittel aus dem Druckraum 18 über die Hydroeinheit 20 in den Druckraum 16 gefördert, der sich dadurch vergrößert, so dass die beiden Platten 2, 4 auseinander bewegt werden, um die Schließkraft abzubauen. Danach kann der Verriegelungsmechanismus gelöst werden, um die zwei Platten durch den Eilgangantrieb auseinander zufahren. Die Schnelligkeit des Schließkraftaufbaus oder -abbaus wird bei diesem Ausführungsbeispiel über die Drehzahl des Antriebs 22 eingestellt. Die Ansteuerung der Hydroeinheit 20 – oder genauer gesagt des Antriebs 22 – erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit vom Druck in den Druckräumen 16, 18, der über zwei Druckaufnehmer 25, 27 bestimmt wird und deren Ausgangssignal zu einer nicht dargestellten Steuereinheit geführt wird, die in Abhängigkeit von diesen Drücken und vom gewünschten Druckaufbauprofil in der Werkzeugkavität Steuersignale an die Hydroeinheit 20 bzw. den Antrieb 22 abgibt. Somit erfolgt die Schließkraftregelung in einem geschlossenen Regelkreis. Anstelle der Drucksensoren sind auch andere Signale möglich.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Hydroeinheit 20 einen Leckageanschluss L, über den die im Pumpenbereich auftretende Leckage zu einem Tank T abgeführt sein kann.
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Zum Ausgleich derartiger Leckagen in dem geschlossenen Hydraulikkreislauf kann dem Druckkissen 1 eine Speisepumpe 28 zugeordnet werden. Diese kann – wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 dargestellt – als Verstellpumpe oder als Konstantpumpe mit drehzahlkonstantem Antrieb oder als Konstantpumpe oder Verstellpumpe mit drehzahlvariablem Antrieb ausgeführt sein. Der Sauganschluss der Speisepumpe 28 ist an den gemeinsamen Tank T angeschlossen. Der Druckanschluss dieser Speisepumpe 28 ist über eine Speiseleitung 30 mit einer der Leitungen 24, 26, beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Entlastungsleitung 26 verbunden. Zur Vermeidung einer Rückströmung von Druckmittel beim Schließkraftabbau oder -aufbau sind in der Speiseleitung 30 ein Rückschlagventil 32 und in Reihe dazu eine Drossel 34, die der Mengeneinstellung bzw. Mengenbegrenzung dient, vorgesehen. In Speiserichtung gesehen stromaufwärts der Drossel 34 ist ein Speisesperrventil 36 angeordnet, das über eine Feder in seine Sperrrichtung vorgespannt ist und durch Bestromung eines Schaltmagneten in eine Durchgangsstellung bringbar ist, so dass Druckmittel über die Speisepumpe 28 in den Druckraum 16 gefördert werden kann. Vom Druckmittelströmungspfad zwischen dem Eingangsanschluss des Speisesperrventils 36 und dem Druckanschluss der Speisepumpe 28 zweigt eine Druckleitung 38 ab, über die weitere Verbraucher mit Druckmittel versorgbar sind. D. h. die Speisepumpe 28 kann eine ohnehin vorhandene Pumpe zur Druckmittelversorgung weiterer Verbraucher sein, die nur zum Ausgleich von Leckage Druckmittel zum Druckkissen 1 fördert. Die Hydroeinheit 20 ist hinsichtlich ihres Förderstroms und des aufzubauenden Drucks in optimaler Weise im Hinblick auf die aufzubringende Schließkraft ausgelegt.
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Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn über die Speisepumpe 28 die beiden Druckräume 16, 18 des Zuhaltezylinders 8 mit einer Vorspannung beaufschlagt sind, diese liegt vorzugsweise im Bereich desjenigen Drucks, der zum Aufbringen der Schließkraft erforderlich ist.
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Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel muss während der gesamten Einspritzzeit die Kraft aktiv gehalten werden, das heißt der Antriebsmotor 22 ist während des Schließkraftaufbaus und während des Einspritzens ständig mit einem Drehmoment beaufschlagt. In diesem Fall ist es von Vorteil, die Hydroeinheit 20 als Verstelleinheit auszuführen, die beim Druckhalten zurückschwenkt und somit das erforderliche Antriebsmoment reduziert. Durch den eingespannten Zuhaltezylinder 8 und durch den geschlossenen Hydraulikkreis wird eine hohe Positioniergenauigkeit erreicht, wobei diese es ermöglicht, die Platte 2 und die mit ihr bewegten Teile mit engen Toleranzen zur Verriegelungseinheit zu versehen und unnötige Sicherheitsabstände zu verringern oder ganz zu eliminieren. Des Weiteren wird durch die hohe Positioniergenauigkeit und die Schnelligkeit des Druckaufbaus und Druckabbaus die Zykluszeit verringert.
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Alternativ kann zum Halten der Schließkraft auch eine Haltebremse am Elektromotor 22 verwendet werden. Der Elektromotor 22 kann abhängig von den dynamischen Anforderungen ein Synchron- oder ein Asynchronmotor sein.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, das Druckkissen 1 sehr kompakt auszuführen, da die Hydroeinheit 20 und der Pumpenantrieb 22 direkt an den Zuhaltezylinder 8 angeflanscht werden können und somit keine Rücksicht auf Schläuche oder Verrohrung genommen werden muss. Zusätzliche Leitungen für kleine Druckmittelmengen sind dann allenfalls für den Anschluss der Speisepumpe 28 erforderlich.
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Der beim Schließen der Schließeinheit sich einstellende Druckverlauf in den beiden Druckräumen 16, 18 ist in 2 in Abhängigkeit von der Zeit T in prinzipieller Weise dargestellt. Die oben liegende, strichpunktiert dargestellte Linie zeigt den Druckverlauf in dem in Schließrichtung wirksamen Druckraum 18 und die untere, durchgezogene Linie zeigt den Druckverlauf in dem in Öffnungsrichtung wirksamen Druckraum 16. Es sei angenommen, dass beide Druckräume in der Grundstellung, vor Beginn der Bewegung des Kraftzylinders/Druckkissens auf den etwa zum Aufbringen der Schließkraft erforderlichen Druck, beispielsweise 200 bar vorgespannt sind. Der Kolben 10 des Zuhaltezylinders 8 befindet sich dann in einer vorbestimmten Grundposition, so dass das Druckkissen äußerst exakt mit Bezug zur Verriegelungsstellung der Platte 2 eingestellt ist. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 wird zunächst, während der Kolben 10 und das ganze Druckkissen noch in Ruhe ist, über den nicht dargestellten Eilgangantrieb, beispielsweise über einen elektrisch angetriebenen Spindeltrieb geschlossen und anschließend in nicht näher dargestellter Weise mit dem Kolben 10 des Druckkissens 1 verriegelt. Nach dieser Verriegelung erfolgt das vollständige Zufahren des Werkzeugs über das oder die bis zu vier Druckkissen 1, wobei durch Ansteuerung der Hydroeinheit 20 über die nicht dargestellte Steuereinheit die bewegliche Aufspannplatte 2 zunächst noch eine geringe Schließbewegung in Richtung auf die feststehende Werkzeugaufspannplatte 4 zum Schließens eines noch vorhandenen kleinen Spalts zwischen den beiden Werkzeughälften durchführt. Dabei wird über die Hydroeinheit 20 Druckmittel aus dem sich verkleinernden Druckraum 16 heraus zum sich vergrößernden Druckraum 18 gefördert, wobei der Druck im Druckraum 16 zunächst leicht absinkt und sich der Druck im Druckraum 18 leicht erhöht, bis das Werkzeug vollständig geschlossen ist. Im geschlossenen Zustand liegt der Druck in den beiden Druckräumen 16, 18 wiederum auf dem zuvor eingestellten Druckniveau von beispielsweise etwa 200 bar. In 2 ist das die Zeit bis zur ersten gestrichelten vertikalen Linie.
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Zum Aufbauen der Schließkraft wird die Hydroeinheit 20 weiter in der gleichen Förderrichtung angesteuert, so dass Druckmittel aus dem Druckraum 16 entnommen und mit Druck beaufschlagt in den Druckraum 18 gefördert wird. Aufgrund der Vorspannung wird der Druck im Druckraum 16 verringert und der Druck in dem in Schließrichtung wirksamen Druckraum 18 erhöht, so dass sich die erforderliche Schließkraft aufgrund der sich einstellenden Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen 16, 18 in äußerst kurzer Zeit einstellt und sich durch entsprechende Ansteuerung der Hydroeinheit 20 auch sehr genau einregeln lässt. Die Veränderungen der Drücke in den beiden Druckräumen finden dabei, wie aus 2 ersichtlich nicht unbedingt in entgegengesetzt gleicher Weise statt, sondern hängen von den Volumina der Druckräume und vom Druckmittelstrom ab. Die Entnahme einer bestimmten Druckmittelmenge aus dem unter Umständen kleineren Druckraum 16 lässt dort den Druck stärker abfallen als die Zuführung dieser Druckmittelmenge den Druck in dem größeren Druckraum 18 ansteigen lässt. Die Veränderungen der Drücke zum Aufbau der Schließkraft sind in 2 zwischen den beiden gestrichelten vertikalen Linien dargestellt. Die anschließende Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen 16 und 18 erzeugt dann die Zuhalte- oder Schließkraft.
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Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Zuhaltezylinder 8 zwar als Gleichgangzylinder ausgeführt, prinzipiell kann die erfindungsgemäße Lösung jedoch auch mit einem unterschiedlichen Flächenverhältnis realisiert werden, wobei dann über die Speisepumpe 28 oder über einen Hydrospeicher ein Ausgleich des Druckmittelvolumens erfolgen müsste.
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Bei der vorbeschriebenen Lösung wird über die Hydroeinheit 20 und gegebenenfalls auch über die Speisepumpe 28 sowohl die Positionierung des Druckkissens (des Kolbens & des Zuhaltezylinders 8) des als auch der Aufbau der Schließkraft bewirkt, wobei dies mit hoher Präzision und sehr schnell erfolgen kann.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, dessen Grundaufbau im Wesentlichen demjenigen aus 1 entspricht, so dass nur die zusätzlichen Bauelemente beschrieben werden. Auch bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zuhaltezylinder 8 als Gleichgangzylinder mit zwei Druckräumen 16, 18 mit gleichem Flächenverhältnis 1:1 ausgeführt. Diese Druckräume 16, 18 sind in einem geschlossenen Kreislauf mit der Hydroeinheit 20 angeordnet.
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Ein Unterschied zur vorbeschriebenen Lösung besteht darin, dass in der Zuhalteleitung 24 ein leckagedichtes, beispielsweise mit einem Schließkegel ausgeführtes Sperrventil 40 angeordnet ist, das in seiner federvorgespannten Grundposition beim Aufbauen der hohen Schließkraft eine Rückströmung von Druckmittel aus dem Druckraum 18 zur Hydroeinheit 20 verhindert, eine Druckmittelzufuhr zum Druckraum 18 jedoch zulässt. Durch Bestromen eines Schaltmagneten kann das Sperrventil 40 in eine Durchgangsstellung gebracht werden, so dass bei Umsteuerung der Hydroeinheit 20 Druckmittel aus dem Druckraum 18 über die Hydroeinheit 20 in den Druckraum 16 gefördert werden kann.
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Zum schnellen Druckausgleich zwischen den beiden Druckräumen 16 und 18 ist bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der Entlastungsleitung 26 und der Zuhalteleitung 24 eine Ausgleichsleitung 42 vorgesehen, in der ein Druckausgleichsventil 46 angeordnet ist, das – ähnlich dem das Sperrventil 40 – als 2/2 Wege-Sitzventil ausgeführt ist. In dessen federvorgespannten Grundposition ist die Druckmittelverbindung über die Ausgleichsleitung 42 zwischen den Leitungen 24, 26 in beide Richtungen leckagefrei abgesperrt. Durch Umschalten des Druckausgleichsventils 46 wird eine direkte Druckmittelverbindung zwischen den beiden Druckräumen 16, 18 hergestellt, so dass sehr schnell ein Druckausgleich mit einer damit einhergehenden Rückfahrbewegung des Kolbens 10 herbeigeführt werden kann. Das heißt, durch Öffnen dieses Druckausgleichsventils 44 kann unabhängig von der Ansteuerung und der Fördermenge der Hydroeinheit 20 die Schließkraft abgebaut werden.
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Das Ventil 46 kann auch so auch so ausgebildet, dass es im betätigten Zustand wie ein vom Druckraum 18 zum Druckraum 16 hin öffnendes Rückschlagventil wirkt. Dann ist kein Schalten beim Übergang in die Fahrbewegung nach der Dekompression erforderlich.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Speisepumpe 28 nicht mit einem sondern mit beiden Druckräumen 16, 18 verbunden, so dass zum Ausgleich einer Leckage oder zum Einstellen einer Vorspannung Druckmittel gleichzeitig in beide Druckräume 16, 18 gefördert werden kann. Hierzu verzweigt sich die Speiseleitung 30 stromabwärts des Speisesperrventils 36 in zwei Speisezweigleitungen 46, 48, die mit der Entlastungsleitung 26 bzw. mit der Zuhalteleitung 24 verbunden sind und in denen jeweils ein Rückschlagventil 32 und eine Drossel 34 angeordnet sind, so dass der von der Speisepumpe 28 bereit gestellte Druckmittelvolumenstrom in zwei Teilvolumenströme zu den Druckräumen 16, 18 aufgeteilt werden kann. Grundsätzlich ist optional eine ein- oder einer zweiseitige Einspeisung möglich.
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Im Übrigen entspricht das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel dem eingangs beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass diesbezüglich auf die entsprechende Beschreibung verwiesen wird.
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Offenbart ist eine Schließeinheit mit einer feststehenden und einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte, die mittels eines Eilgangantriebs auf- oder zugefahren werden kann. Zum Aufbringen einer hohen Schließkraft sind ein oder mehrere, zum Beispiel 4 Druckkissen vorgesehen, die einen Zuhaltezylinder aufweisen, der über eine Hydroeinheit mit Druckmittel versorgt wird. Dabei ist über die Hydroeinheit Druckmittel zwischen einem in Schließrichtung und einem in Öffnungsrichtung wirksamen Druckraum des Zuhaltezylinders in beiden Richtungen verschiebbar.
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die Schließeinheit erlaubt auch das Aufbringen einer sogenannten „Großen Aufreißkraft”. Diese wird analog der Schließkraft in Öffnungsrichtung aufgebracht. Sie erlaubt das Trennen der Formhälften gegen die Zuhaltekräfte, die durch das eingespritzte Material verursacht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 96/16786 A1 [0002]
- DE 102005040560 A1 [0002]
- DE 102004027279 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Die Spritzgießtechnologie im Wandel”, der unter www.skz.de [0004]