DE2353798C2

DE2353798C2 - Hydraulische Formschließvorrichtung

Info

Publication number: DE2353798C2
Application number: DE2353798A
Authority: DE
Inventors: Pierre Lyon Poncet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1973-10-26
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE2353798A1; FR2204490B1; US3905741A; IT999018B; FR2204490A1; GB1444598A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Formschließvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I

Mine Vorrichtung der genannten Art ist ;.uis der DIl-AS 12 31 884 bekannt. Wenn bei einer solchen Vorrichtung die beiden Formhülften zur Bildung des Formhohlraums aufcinandergefahren sind und die Spritzgießform mit dem Kunststoff als Gießmalcrial gefüllt wird, entsteht während des Spritzpressens eine Rciiktionskraft, die der Bewegung der bewegbaren Formaufspannplatte entgegengesetzt gerichtet ist und in der senkrechten Achse der Formschließvorrichtung liegt. Die vorhandenen Holmen werden dabei auf Zug beansprucht und erfahren eine elastische Dehnung, deren Größe davon abhängt, ob die obere feststehende Formaufspannplatte vollständig waagrecht bleibt oder nicht. Auf die untere, bewegbare Formaufspannplatte wird ein Teil der genannten Rcaktionskrafi übertragen sowie ein Teil der llubkrafl des die Formaufspannplatte aufnehmenden Verschiebezylinders. Da diese beiden Kräfte koaxial gerichtet sind, wird auf die bewegbare Formaufspannplatle kein Drehmoment übertragen, so daß diese theoretisch genauestens waagrecht ausgerichtet bleiben müßte. ohne daß die sie führenden Holmen Torsionskräften unterliegen. In der Praxis und insbesondere dann, wenn komplizierte Sprit/gießformhohlräume benutzt werden, ist es jedoch unmöglich, eine genaue Zentrierung zu erhalten und damit jeden Füllvorgang der Spriizgießform optimal zu steuern. Die Reaktionskraft wirkt in diesen Fällen durchaus außermittig, was bedeutet, daß sich die Holmen unterschiedlich dehnen und damit eine gewisse Schrägstellung der feststehenden Formaufspannplatte bewirken.

Die Exzentrizität der Reaktionskraft hat ferner zur Folge, daß die bewegbare Formaufspannplatte einem Drehmoment unterworfen wird, wodurch auf die sie führenden Holmen eine Torsionskraft ausgeübt wird, die wiederum ein Spie! in der Plattenführung unvermeidlich macht, so daß die bewegbare Formaufspannplailc eine Schrägstellung erfährt. Die obigen Nachteile ergeben sich auch bei Formschließvorrichtungen mit waagrecht angeordneten Verschiebezylindern und damit senkrecht stehenden Formaufspannplatten, wie sie

π aus der DE-OS 19 30 Ib3 und der CH-PS 3 88 615 bekannt sind.

Es ist nun zwar versucht worden, den Nachteil der Schräglage der Formaufspannplatte dadurch zu beseitigen, daß Holme größeren Querschnitts verwendet wurden. jedoch ohne durchgreifenden Erfolg. Darüber hinaus wurde beobachtet, daß in den Fällen, in denen die Schließwidcrstände beim Spritzgießen aufgrund der Viskosität des verarbeiteten Kunststoffs und der Beschaffenheit des Formhohlraums lokal unterschiedlich sind, die Resultierende der wirkenden Kräfte eine noch größere Exzentrizität aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die hydraulische Formschließvorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß Schiefstellungen der feststchen-

5(i den Formaufspannplattc und der bewegbaren Formaufspannplatte mit all ihren Nachteilen für die Kraftverteiliing innerhalb der Formschließvorrichtung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des

5.5 Anspruchs I gelöst.

Durch diese Konstruktion wird eine Parallelität der Formaiifspannplatten erreicht, durch die sichergestellt ist. daß die beiden Formhälften absolut gleichmäßig aufeinandergepreßt werden und jegliche Schiefstellung der

ho Platten vermieden wird. Darüber hinaus weist diese Konstruktion den großen Vorteil auf, daß der Querschnitt der einzelnen /uhnltc/A linder wesentlich kleiner sein kann ;ils der des beim Stande der Technik verwendeten einzigen Zuhallc/.ylindcrs. wobei die Summe der

h^r> einzelnen Qiiersehnitlsflächcn nur etwa -V₁ der Querschniltsfläche des früher verwendeten einzigen /.uhaltezyliiitlers betrügt. Dadurch wird die Möglichkeil geboten, die seitlichen Holme, bezogen auf die Mittelachse

j der Presse, noch weiter nach außen zu rücken, so daß innerhalb des von diesen Holmen begrenzten Vierecks ein erheblich größerer Platz für die Formhälften zur ι Verfugung steht Außerdem können nunmehr die Zuhaltezylinder selbst aus mehreren, auf einer gemeinsamen Achse verschiebbar angeordneten Zyiinderkörpern auf-, gebaut sein. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion vermieden, daß die zum Antrieb der Zuhaltezylinder verwendete Hydraulikflüssigkeil unter einem extrem hohen Druck bereitstehen muß, um die Verkleinerung der Zylinderdurchmesser im Hinblick auf die benötigte Preßkraft zu kompensieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Aufrißansicht einer Formschließvorrichtung in Öffnungsstellung,

F i g. 2 eine der F i g. I ähnliche Ansicht, wobei jedoch die eine Hälfte weggeschnitten ist, und sich die Formschließvorrichtung in Schließstellung befindet,

F i g. 3 eine waagrechte Schnittansicht längs der Linie Ill-llIinFig.2,

F i g. 4 eine perspektivische Detailansicht des unteren Teils der Formschließvorrichtung mit der Widerlagerplatte und der Verriegelungsvorrichtung in größerer Darstellung,

Fi g. 5 und 6 Bodenansichten der Verriegelungskeile der beiden benachbarten Zuhaltezylinder, die sich in der Entriegelungs- bzw. Verriegelungssteilung befinden.
^: Fig. 7 eine Teillängsansicht eines der Zuhaltezylinder,

Fig.8 eine teilweise geschnittene Teiiaufrißansichi des Servo-Steuermechanismus des Zuhaltezylinders.

F i g. 9 eine Teilansicht der Darstellung von F i g. 8 in einer größeren Abbildung.

Die in den Fi g. 1 und 2 gezeigte Formschließvorrichtung weist einen Grundkörper 1 auf, der aus zwei Traversen besteht, auf denen eine Widerlagerplatte 2 ruhi. Der Grundkörper 1 v/ird von vier nach oben ragenden Holmen 3 gebildet, die eine feststehende, obere Formaufspannplatte 4 tragen, wobei jeder dieser Holme 3 von einem senkrechten Rohr 5 umgeben ist. Zwischen den senkrechten Rohren 5 ist eine senkrecht verstellbare, bewegbare Formaufspannplaite 6 angeordnet, auf deren Oberseite die untere Formhälfte 7 der Spritzgießform befestigt ist, während die andere Formhälfte 8 unter der Formaufspannplatt»; 4 befestigt ist. Die Unterseite der beweglichen Formaufspannplattc 6 ist mit der Kolbenstange 9 eines einen großen Hub aufweisenden Verschiebezylinders 10 verbunden, der unter dem Grundkörper 1 herausragt. An der Unterseite der bewegbaren Formaufspannplatte 6, an der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Mulde vorgesehen ist. sind auch die äußeren Enden der Zuhaltezylindcr 11 von vier Pressen befestigt, deren Kolbenstangen 12 sich auf der Widerlagerplatte 2 abstützen, um den Schließdruck der Spritzgießform 7,8 sicher aufzunehmen. Diese Stellung ist in Fig.2 dargestellt. Andererseits sollen die Kolbenstangen 12 aber auch die Widerlagerplattc 2 vorbeilassen, so daß ein Absenken der unteren Formhälfte 7 möglich wird, sobald ein großer Öffnungshub erfolgt. Diese Stellung ist in F i g. I zu sehen.

Fig. 3 zeigt die Lage der Holme 3, der Foimaiilspannplatten und der Zuhtltczylinder in Draufsicht. Die Holme 3 und ihre Rohre 5 sind in den Ecken eines Rechteckes angeordnet, während die Zuhaltc/ylindcr 11,12 ein Viereck innerhalb dieses Rechtecks bilden und die Kolbenstange 9 des Verschiebezylinders 10 auf der Senkrechten im gemeinsamen Mittelpunkt des Rechtecks und des Vierecks angeordnet ist. Wie in Fig.4 dargestellt, trägt die Kolbenstange 12 jedes Verschiebe/.yiinders am Ende einen Querkeil 13 in Form eines Rechtecks, dessen kleine Seiten kreisbogenförmig ausgebildet sind. Der Querkeil 13 ist auf der jeweiligen Kolbenstange 12 drehbar gelagert, und seine ίο Breite entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser des Zuhaltezylinders 11 der Kolbenstange 12. Andererseits ist die Widerlagerplaite 2 mit einer in der Achse jedes Zuhaltezylinders U liegenden rechteckigen Durchtrittsöffnung 2a versehen, die die gleichen Abmcssungcn wie der Querkeil 13 aufweist, der zu dem betreffenden Zuhalte/.ylinder 11 bzw. zu seiner diesbezüglichen Kolbenstange 12 gehört, wobd allerdings die Durchtrittsöffnung 2a zur Herstellung eines Spieles geringfügig größer ist. Beiderseits dieser Durchtritisöffnung 2a trägt die Widerlagerplatte 2 r.-.rei Profilstege 14, 55. In ihrem unteren Teil weisen diese beiden Stegs einen Zwischenraum auf. der etwa gleich der Länge des Querkeils 13 ist. An ihrem oberen Ende sind die Profilstege 14, 15 mit einem vorstehenden Randteil versehen, dessen gegenüberliegende Flächen einen Abstand voneinander aufweisen, welcher gleich der Breite des Querkcils 13 ist. Man erkennt, daß der Profilsteg 14, der dem senkrechten Rohr 5 am nächsten liegt, nur eine vorspringende Randkante la besitzt, die zur Mitte hin geju richtet ist, während der Profilsteg 15 T-förmig ausgebildet ist, also zwei vorspringende Randkanten 15a besitzt, die mit den Querkeilen 13 der benachbarten beiden Zuhaltczylinder 11 zusammenwirken.

Wenn die Querkeil« 13 mit den Durchtrittsöffnungen J5 2a fluchtend ausgerichtet sind, können sie diese frei passieren. Dies gill auch für die Zuhaltezylinder 11 der Kolbenstange 12. Die bewegbare Formaufspannplatte 6 kann auf diese Weise frei in die Lage abgesenkt werien, die die Spritzgießform 7,8 einnimmt, wenn sie vollständig geöffnet ist. wie dies aus Fig. I hervorgeht. Sobald aber Oie Spritzgießform 7,8 mit Hilfe des Verschiebezylinders 10 wieder vollständig geschlossen worden ist, lassen sich die Querkeile 13 um 90° so drehen, daß ihre äußeren Enden zwischen dem Widerlager 2 und den vorspringenden Randkanten 14a, 15a zu liegen kommen, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist, wodurch es möglich ist, die Zuhaltezylinder 11 so zu betätigen, daß der Druck, der zum Schließen der Spritzgießform 7, 8 und zu ihrem Halten in der Schließstellung erforderlich ist, aufgebracht wird, und zwar trotz der Reaktionskräfte, die beim Spritzgießen auftreten.

Aufgrund der vorstehenden Randkanten 14a, 15a können die Zuhaltezylinder 11 bei der zum Ansaugen des Spritzgießmaterials erfolgenden Verschiebung der Kolbenstange 12 zui;· Öffnen der Spritzgießform 7, 8 verwendet werden, ohne daß diese Kraft von dem Verschicbezylinder 10 aufgebracht werden muß, dessen Aufgabe demnach darauf beschränkt ist, das Verschieben der bewegbaren Formaufspannplatte 6 im Leerlauf bo sicherzustellen.

Um die Drehbewegung der Querkeile 13 ζυ sichern, sind diese paarweise mit Hilfe einfacher hilfsspindeln 16, 17 (F i g. 5 und 6) ancinandergekoppelt, die schwingarmartig oder gestäng:artig angelenkt sind. Dadurch ist en jeder Querkeil 13 mit einer Art zylindrischen Innennabe 18 fest verbunden, die zwei Gelenkbolzen 19, 20 trägt, welche nach unten gerichtet und um 90° gegeneinander versetzt sind. Wenn die Hilfsspindel 16 ausgefahren

wird, bleibt die andere Hilfsspindcl 17 mit dem Gehäuse so verbunden, daß die erstere im wesentlichen mit den Drehachsen der beiden Querkeile i3 in einer Linie liegt. Bei dieser Winkelstellung der zylindrischen Naben 18 sind die Querkeile 13 in Richtung der Achse der Durchtrittsöffnung 2a ausgerichtet, die sie frei passieren können. Sie befinden sich gewissermaßen in ausgeschalteter Stellung. Wenn demgegenüber die Hilfsspindel 17 betätigt wird, während die Hilfsspindel 16 mit dem Gehäuse verbunden bleibt, lassen sich die zylindrischen Naben 18 um 90⁼ drehen, wodurch die Qucrkeile Π in die in F i g. 6 gezeigte Betriebslage geführt werden, in der die Zuhaltezylinder Il als Abstützung auf der Widerlagerplatte 2 dienen können. Auf diese Weise wird eine sehr einfache und äußerst wirksame hydraulische Steuerung der Querkeile 13 erreicht.

Um eine Verkleinerung des Durchmessers der Zuhaltezylinder 11 zu ermöglichen, ohne daß dies notwendigerweise die Verwendung einer Hydraulikflüssigkeit bei anormal hohem Druck zur Folge hat, trägt bei der hier beschriebenen Formschließvorrichtung die Kolbenstange 12 jedes Zuhaitczylinders Il mehrere Kolben 21, 22 und 23 (F i g. 7). und das Innere des Zuhaltezylinders 11 ist durch querliegende Zwischenwände 24, 25 in eine entsprechende Anzahl Räume unterteilt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede Zwischenwand 24, 25 mit einem Mantelrohr 24.1. 25.). 26.7 fest verbunden, wobei die axiale Anordnung dieser Mantelrohre übereinander die Zwischenwände 24. 25 sicher festhält und die Konstruktion vereinfacht, jeder Kolben und der ihm entsprechende Hohlraum bilden einen Grundzylinder. Diese Grundzylinder sind über Kanäle 27a. 27Z>, 28a. 286 und 29.·; etc. an einen gemeinsamen Verteiler angeschlossen. Die Drücke aller dieser Grundzylinder, die also auf der Kolbenstange 12 paarweise angeordnet sind, wirken zusammen auf d>e Kolbenstange 12 ein. so dal5 sich tür jeden zusammengesetzten Zuhaltezylinder 11 und seine Kolbenstange 12 eine sehr hohe resultierende Druckkraft ergibt, und zwar bei einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser, ohne daß eine Hydraulikflüssigkeit verwendet werden muß. die unter anormal hohem Druck steht. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel setzt sich der Zuhaitezylinder 11 aus fünf Grundzylindcrn zusammen, deren Durchmesser annähernd demjenigen eines üblichen. iiqim.ilenten Zuhaltezylmdcrs. dividiert durch |'"5". gleich sind. Dies entsprich! einer Verringerung um mehr als 50°/).

Zu jedem Zuhaltezylinder 11 und seiner Kolbenstange 12 gehört, wif aus F i g. 8 ersichtlich, ein besonderer Verteiler 32. der von einem Mechanismus gesteuert wird, weicher den tatsächlichen Hub der Spindel mit einem Wert vergleicht, der momentan an allen Zuhaltezylindern 11 der Vorrichtung auftritt. Bei der dargestellten Konstruktion weis! dieser Mechanismus einen elektrischen Servomotor 33 (F i g. 8 und 4) mit aufgedrückter Winkeiverschiebung auf. beispielsweise einen Schrittschaltmotor. Dieser Motor 33. der senkrecht angeordnet ist. besitzt eine gerillte Antriebswelle 34. die sich kulissenariig in einer Rillenhülse 35 verschiebt, welche mit einer Steuerstange 36 fest verbunden ist. deren unteres Gewindeendc ?6.·; mit einer Mutter 57 in F.ingriff steht, die mit einer Konsole 38 fest verbunden ist, welche an der Kolbenstange 12 des Ztihaliczylinders Il befestigt ist. Andererseits weist die Rillenhülsc 35 eine Nut 35a auf. in die eine Gabel eingreift, welche mit einem der Anne eines Steuerhebels 39 fest verbunden im.der bei40 ander Forniaiifspannplalie6angelenkt ist.

und dessen anderer Arm mit dem Verteiler 32 gekoppelt ist. der ebenfalls von der Formaufspannplatte 6 getragen wird.

Man erkennt, daß für eine Winkelstellung, die durch -, den Servomotor 33 bestimmt wird, in Betrieb und in Ruhestellung nur eine einzige Flöhenlage für das Gewindeende 36;; und demzufolge die Rillenhülse 35 existiert, in der der Verteiler 32 sich in seiner Schließzwischenstellung befindet. Wenn das Gewinde zu hoch

in bzw. /\i lang ist, wird der Verteiler 32 entsprechend in Gang gesetzt, um den Zuhaltezylindcr 11 auszufahren, wodurch dann die Konsole 38. das Gewinde und die Rillenhülse 35 abgesenkt werden. Wenn das besagte Gewinde zu tief bzw. zu kurz ist. wird gegenteilig vcr-

ΙΊ fahren. Daraus folgt, daß bei der Messung der Zuhaltezylinder 11 bzw. seine Kolbenstange 12, sobald der Servomotor 33 die Rillenhülse 35 und das Gewindeende 36.1 in Drehung versetzt, zwangsläufig in der Weise gesteuert werden, daß das besagte Gewinde in einer kon-

2(i stanten I löhenlagc gehalten wird, und zwar unabhängig davon, daß es sich in bezug auf die Mutter 37 verschiebt. Unter diesen Bedingungen, d. h. dann, wenn die vier Servomotoren 33. die den vier Zuhaltezylindern 11 entsprechen, gleichzeitig und synchron gesteuert werden.

>> wird sichergestellt, daß sich die Zuhaltezylinder 11 um gleicht· Wege verschieben. Dies geschieht selbst dann, wenn di«: resultierende Rcaktionskrafl. die der Zuhaliczylinder Il auf die bewegbare Formaufspannplatte 6 überträgt, in bezug auf diese Formaufspannplatte sehr

in stark exzentrisch wirkt.

Anstelle der Servomotoren 33 können alle Vorrichtungen verwendet werden, die die synchrone Drehbewegung der Rillenhülse 35 und der Gewindeenden 36a sicherstellen. So lassen sich beispielsweise Geiriebeket-

)5 lenräder vorsehen, auf denen sich dieselbe Kette aufroilt. wenn sie entsprechend angetrieben werden. Des weiteren sind andere Vorrichtungen denkbar, die die Relativlage der bewegbaren Formaufspannplatte 6 momenian mil einer verlangten Lage vergleichen und ein

4(i differenzielle«. Signal zur Betätigung des Verteilers 32 erzeugen.

I lierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Formschließvorrichtung für eine Spritzgießform (7, 8). insbesondere zum Spritzgießen von Kunststoffen, mit einer eine bewegbare Formhälfte (7) der Spritzgießform aufnehmenden Formaufspannpiatte (6), die durch mindestens einen Verschiebezylinder (9,10) mit großem Hub und kleiner Kraft zum öffnen und Schließen der Spritzgießform verschiebbar und durch mindestens einen an der bewegbaren Formaufspannplatte befestigten Zuhaltezylinder(tl, 12) mit kleinem Hub und großer Kraft zum Zuhalten der Spritzgießform gegen eine feststehende Formaufspannplatte (4) andrückbar ist, und mit einer feststehenden Widerlagerplatte (2), die mindestens eine Durchtrittsöffnung(2a^/.um Durchtritt der Kolbenstange (12) des Zuhaltezylinders sowie eine Anschlagfläche aufweist, gegen die die Kolbenstange (12) des Zuhaltezylinders bei geschlossener Spritzgießform nach Verdrehen einer Verriegelungsvorrichtung abstützbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuhaltezylinder (U, 12) symmetrisch zur Hauptachse der Formschließvorrichtung angeordnet sind, daß jeder Zuhaltezylinder (11, 12) eine Hubsteuereinrichtung (32—40) zur Steuerung des Hubes des Zuhaltezylinders (11, 12) in Übereinstimmung mit den Hübender anderen Zuhaltezylinder (11, 12) aufweist, daß auf der Kolbenstange (12) jedes Zuhaltezylindcrs (It, 12) mehret c Kolben (2t, 22, 23) hintereinander in jeweils voneinander fctrennrin Zylinderräumen angeordnet sind, und daß die Durchtrittsöffnungen (2a) der feststehenden Widc-rlagc platte (2) für einen Durchtritt der Zuhaltezylinder (U, 12) dimensioniert sind.

2. Formschließvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubsteucreinrichtung (32—40) jedes Zuhaltezylindcrs (11, 12) einen hydraulischen Verteiler (32) aufweist, der durch eine Ventilsteuervorrichtung (33, 35, 37) bclätigbar ist. die auf den Unterschied zwischen der unsachlichen Hublänge und einem sich zunehmend vergrößernden Wert anspricht, dem der Hub des Zuhaltc/.ylindcrs(ll, 12) unterliegt.

3. Formschließvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ventilsteucrvorrichtung (33,35,37) einen Servomotor (33) mit einem für alle Zuhaitezylinder (II, 12) erzeugten, jeweils gleichen Drehwinkcl aufweist, welcher eine drehbare und axial verschiebbare Steuerstange (36) mit einer Rillenhülse (35) antreibt, die mit einer nicht drehbaren, mit der Kolbenstange (12) verbundenen Mutter (37) in Gewindeeingriff steht, und daß die Rillenhülse (35) mit dem Verteiler (32) über einen Steuerhebel (39) verbunden ist.