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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvorrichtung für eine Kunststoffe oder ähnliche Massen verarbeitende Spritzgiessmaschine mit einer Giessform, die eine stationäre Giessformhälfte und eine bewegbare
Aufspannplatte für die andere Giessformhälfte umfasst, wobei die Giessform mit Hilfe wenigstens eines hydraulischen Antriebszylinders (Fahrzylinder) mit kleiner Kraft in Offenstellung fahrbar (Fahrperiode) und mit
Hilfe wenigstens eines hydraulischen Zylinders (Druckzylinder) mit grosser Kraft haltbar ist (Druckperiode), wobei die stationäre Giessformhälfte an der Stirnseite des Druckzylinders abgestützt und der Kolben des
Fahrzylinders oder dieser Fahrzylinder selbst mit dem Kolben des Druckzylinders zu einer Bewegungseinheit verbunden ist.
Es sind hydraulische Antriebsvorrichtungen mit einem Antriebszylinder und einem Druckzylinder bekannt ; mit diesen Vorrichtungen kann zwar der Einspritzhub in einer relativ kurzen Zeit durchgeführt werden, jedoch ist zum Ende des Hubes, wenn der Einspritzdruck extrem hoch ist, die Bewegung des den Druck ausübenden
Gliedes wesentlich vermindert.
Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Giessform mit Hilfe des
Hydraulikzylinders geöffnet bzw. geschlossen und der Zuhaltedruck mit Hilfe des Kolbens aufgebaut, der rückseitig durch eine hydraulische Verriegelung gegen Rückwärtsbewegung abgesichert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Antriebsvorrichtung der zuletzt genannten Art bei vereinfachter baulicher Gestaltung so auszubilden, dass die öffnungs-und Schliessbewegungen der Giessform wesentlich schneller erfolgen können.
Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die vor und hinter dem Kolben des Druckzylinders liegenden Zylinderräume durch wenigstens einen Kanal miteinander verbunden sind, in dem ein Verschlussventil vorgesehen ist, das während der Druckperiode in Verschlussstellung und während der Fahrperiode in Offenstellung steuerbar ist, wobei die bewegbare Aufspannplatte für die Giessformhälfte auf wenigstens einer Kolbenstange des Kolbens des Druckzylinders sitzt.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird die bestimmungsgemäss erwünschte Beschleunigung des öffnung-un Schliesshubes der Giessform dadurch erreicht, dass das z. B. beim Öffnungshub auch in den Druckzylindern verdrängte öl nicht jedesmal in den Tank fliesst, also einen grossen Kreislauf beschreibt, sondern dass vielmehr das Drucköl im wesentlichen in den Druckzylindern verbleibt und bei Betätigung des Kolbens im Druckzylinder äusserst kurze Wege zwischen den Zylinderräumen des Druckzylinders zurückzulegen hat.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen : Fig. l eine erfindungsgemässe Antriebsvorrichtung, teilweise im Längsschnitt bei geschlossener Giessform, die Fig. 2 bis 5 weitere Ausführungsbeispiele von Antriebsvorrichtungen in gleicher Darstellung wie in Fig. l, Fig. 6 einen Kolben der Antriebsvorrichtung, teilweise im Schnitt, in grösserem Massstab, Fig. 7 die Antriebsvorrichtung gemäss Fig. 3 in Hinteransicht, Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines um 900 geschwenkten Kolbens, teilweise im Schnitt nach Linie VIII-VIII von Fig. 9, Fig. 9 den Kolben gemäss Fig. 8 in Stirnansicht, Fig. 10 den Kolben gemäss Fig. 8 nach Drehung um 1800, im Schnitt nach Linie X-X von Fig. 9, Fig.
11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens im Schnitt bei offenem Verschlussventil, Fig. 12 eine Variante des Kolbens gemäss Fig. l bei geschlossenem Ventil, Fig. 13 den Kolben gemäss Fig. 12 in Stirnansicht und die Fig. 14 bis 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens mit offenem bzw. geschlossenem Ventil im Längsschnitt und in Stirnansicht.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen wird die Giessform --11-- mit Hilfe wenigstens eines Antriebszylinders (Fahrzylinder) mit kleiner Kraft in Offen-und Schliessstellung gefahren (Fahrperiode) und mit Hilfe wenigstens eines Druckzylinders mit grosser Kraft zugehalten (Druckperiode). Als Voraussetzung für eine einfache bauliche Gestaltung der Antriebsvorrichtung ist der Kolben --2-- des Druckzylinders --1-- mit dem antreibenden Organ des Antriebszylinders--5-- (in Fig. l, 3,5) bzw.--22-- (in Fig. 2) bzw.--8-- (in Fig. 4) unmittelbar (Fig. l, 3,4, 5) oder mittelbar (Fig. 2) verbunden. Während der Fahrperiode führt daher auch der Kolben--2--im Druckzylinder--l--zwangsläufig einen Hub aus.
Dieser Hub wird dadurch wesentlich begünstigt, dass die Zylinderräume--12 und 13-- des Druckzylinders --1-- während der
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21- in Fig. löl unmittelbar aus dem Zylinderraum --12-- in den Zylinderraum--13--und umgekehrt fliessen kann. In dem Kanal ist ein Verschlussventil--18 bzw. 18'--vorgesehen, das während der Druckperiode in Schliessstellung gesteuert ist. Ein besonders einfaches Verschlussventil mit extrem grossem Durchflussquerschnitt, das weiter unten beschrieben wird, ist in den Fig. 14 bis 16 dargestellt. Dieses eignet sich für sämtliche in den Fig. l bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, sind mehrere, z. B. vier Druckzylinder--l--in einem gemeinsamen Zylinderblock untergebracht. Die Stirnseite des Zylinderblockes dient zur Befestigung der stationären Hälfte der Giessform Eine bewegbare Aufspannplatte--4--, welche die andere Hälfte der Giessform --11-- trägt, ist von den freien Enden der Kolbenstangen--3--der Kolben--2--aufgenommen.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. l, 3 und 5 sind am Zylinderblock konzentrisch zu den Druckzylindern --1-- die Antriebszylinder --5-- befestigt, in denen Kolben --10-- gelagert sind. Die
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Kolben --10-- sind über Kolbenstangen --9-- mit den zugehörigen Kolben--2--in den Druckzylindern --l-- fest verbunden. Die Zylinderräume --12,13-- vor bzw. hinter dem Kolben --2-- sind über den durch diesen Kolben führenden Kanal-20, 21- miteinander verbunden. In den Verbindungskanal --20, 21--ist ein Verschlussventil --18-- eingefügt. Der Ventilkörper dieses Ventils ist mit Hilfe einer Feder - auf seinem Sitz gehalten.
Wenn der Druck im Zylinderraum-13-grösser ist als derjenige im Zylinderraum-12-, wird der Ventilkörper von seinem Sitz gehoben und das öl kann aus dem Zylinderraum --13-- in den Zylinderraum --12-- fliessen. In umgekehrter Richtung, nämlich vom Zylinderraum-12zum Zylinderraum-13-, kann das öl jedoch nur fliessen, wenn das Verschlussventil-18-mit Hilfe einer kleinen Hydraulikeinrichtung-16, 17, 29-in Offenstellung gesteuert ist. Diese Hydraulikeinrichtung umfasst einen kleinen Kolben--16-- (Steuerkolben), der mit Hilfe von über die Steuerleitung --17-- zugeführtem Drucköl beaufschlagbar ist. Der Steuerkolben wirkt über seine Kolbenstange--29--auf den Ventilkörper des Verschlussventils--18--.
Die hydraulische Antriebsvorrichtung gemäss Fig. l arbeitet wie folgt :
Zum öffnen der Giessform --11-- wird über eine Zuleitung --28-- der Zylinderraum --15-- des
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--5-- mitVerschlussventil--18--. Der Kolben --10-- sowie der mit diesem Kolben eine Bewegungseinheit bildende Kolben --2-- des Druckzylinders --1-- bewegt sich nach links, wobei das öl aus dem Zylinderraum --12-- über den Verbindungskanal--20, 21--nach Massgabe der Linksbewegung des Kolbens--2--in den Zylinderraum ----13-- fliesst. Mit der Linksbewegung der Kolbenstange --3-- entfernt sich die bewegbare Aufspannplatte --4-- von der stationären Giessformhälfte. Die Giessform --11-- öffnet sich.
Zum Schliessen der Giessform --11-- werden über die Zuleitungen --27-- die Zylinderräume --14-- der Antriebszylinder --5-- mit Drucköl versorgt. Dabei werden die Kolben --10-- beaufschlagt und bewegen sich in ihren Zylindern --5-- nach rechts. Bei dieser Bewegung werden die mit den Kolben--S-- verbundenen Kolben --2-- der Druckzylinder --1-- mitgenommen. Da diese Kolben --2-- über ihre Kolbenstangen --3-- die bewegbare Aufspannplatte --4-- tragen, wird die Giessform-11-geschlossen.
Bei der Rechtsbewegung der Kolben --2-- gelangt das öl aus den Zylinderräumen --13-- über die Verbindungskanäle --20,21-- in den Zylinderraum --12--. Hiebei öffnet sich das Verschlussventil --18-automatisch auf Grund der Druckdifferenz zwischen den Zylinderräumen --12 und 13--. Während dieses Bewegungsablaufes ist die Zuleitung --28-- offen. Für den Aufbau der Zuhaltekraft für die Giessform wird der Zylinderraum --12-- über die Zuleitung--26--beschickt, wobei die Kolben-2beaufschlagt werden. Die dabei mit Druck beaufschlagten Flächen der Kolben --2-- sind um das Vielfache grösser als die Flächen der Kolben --10--.
Infolgedessen übersteigt die auf die Giessform --11-- wirkende Zuhaltekraft diejenige Kraft, mit welcher die Giessformhälften auf- und zugefahren werden, um das Vielfache.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l dadurch, dass an Stelle der konzentrisch angeordneten Antriebszylinder --5-- zwei diagonal angeordnete Antriebszylinder --22, 23, 24--Verwendung finden, die an der Stirnseite --1'-- des Zylinderblockes abgestützt sind. Die Kolbenstangen--29--der Kolben--23--setzen an der bewegbaren Aufspannplatte --4-- an. Die
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Zufuhr des Drucköls zu dem Steuerkolben --16--.
Diese Ausführungsform der hydraulischen Antriebsvorrichtung arbeitet wie folgt :
Zum öffnen der Giessform-11-werden die Zylinderräume-30-der Antriebszylinder-22- mit Drucköl beschickt und damit die Kolben--23--beaufschlagt. Gleichzeitig werden die Steuerleitungen
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sich nach links und schieben mit Hilfe ihrer Kolbenstangen --24-- die bewegbare Aufspannplatte --4-- in die gleiche Richtung. Die Aufspannplatte --4-- nimmt die Kolbenstange --3-- und die Kolben --2-- der
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Schliessen der Giessform --11-- werden die Zylinderräume --31-- mit Drucköl beschickt.
Die Kolben - bewegen sich nach rechts und nehmen hiebei über ihre Kolbenstangen --24-- die bewegbare
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Der Zuhaltedruck für die Giessform --11-- wird dadurch aufgebaut, dass die Zuleitungen --26-- zu den Zylinderräumen --12-- mit Drucköl versorgt werden.
Das Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 3 und 7 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l lediglich dadurch, dass nur zwei diagonal am Zylinderblock angeordnete Antriebszylinder --5-- vorgesehen sind, wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist. In dieser Zeichnung ist eine zentrale Bohrung --39-- im
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Zylinderblock erkennbar. Durch diese Bohrung erstreckt sich der (nicht gezeichnet) den Kunststoff in die Giessform --11-- einspritzende Spritzzylinder. Die Bohrungen--37--dienen der Aufnahme von Trägerholmen der Spritzeinheit.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 sind stationäre Kolben--7--in Halterungen--6--befestigt, die an dem Zylinderblock--l--angeflanscht sind. Die Kolben--7--sind in Zylindern--8--gelagert, die fest mit den Kolben --2-- verbunden sind. Die Zylinderräume --38-- in den Antriebszylindern--S-sind einerseits von der Stirnseite der Kolben--7--und anderseits von Flächen der Kolben--2--der Druckzylinder--l--begrenzt. Im übrigen entspricht der Aufbau dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.
Die hydraulische Antriebsvorrichtung gemäss Fig. 4 arbeitet wie folgt :
Zum öffnen der Giessform --11-- wird der Zylinderraum --38-- über die Steuerleitung--17--mit Drucköl beschickt. Somit werden Flächen des Druckzylinders --1-- und gleichzeitig der Steuerkolben --16-- beaufschlagt. Infolgedessen werden bei offenen Verschlussventilen--18--die Kolben--2--der Druckzylinder--l--und mit diesen die Kolbenstangen--3--sowie die bewegbare Aufspannplatte--4-nach links geführt. Die Giessform --11-- öffnet sich. Zum Schliessen der Giessform --11-- bleibt der Druck in den Zylinderräumen --38-- aufgebaut. Über die Zuleitungen--26--werden die Zylinderräume --12-- beschickt.
Somit sind sowohl die den Kolbenstangen--3--zugewandten grossen Flächen der Kolben--2-- als auch die den Kolben --7-- zugewandten kleinen Flächen der Kolben --2-- von der gleichen Druckquelle bei gleichem Druck beaufschlagt. Dies bedeutet, dass die Kolben--2--sich zusammen mit ihren Kolbenstangen--3--und der bewegbaren Aufspannplatte --4-- nach rechts bewegen. Die Giessform --11-- schliesst sich. Für den Aufbau der Zuhaltekraft für die Giessform --11-- wird der Druck in den Zylinderräumen --38-- abgebaut. Der Zuhaltedruck entspricht daher der vollen Beaufschlagung der Kolben --2-- von den Druckräumen --12-- her.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l dadurch, dass sämtliche Zylinderräume--13--durch Verbindungsleitungen--33--und sämtliche Zylinderräume --12-- durch Verbindungsleitungen--10--miteinander kommunizieren. Das Verschlussventil --18-- ist in einem Steuerblock--32--untergebracht, der seitlich am Zylinderblock angeflanscht ist. Die Arbeitsweise entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.
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des Kolbens --2-- während der Fahrperiode strömt das öl bei offenem Verschlussventil --18-- durch die Kanalabschnitte--20', 40, 21'-- oder umgekehrt.
In den weiteren Ausführungsbeispielen eines Kolbens gemäss den Fig.11 bis 16 dient die Kolbenstange --3-- als Ventilschaft und ist mit dem Ventilkörper --18'-- des Verschlussventils fest verbunden. Die Kolbenstange --3-- ist in bestimmten Grenzen relativ zum Kolben--41--verschiebbar, wie sich aus einem Vergleich zwischen den Fig. 11 und 12 bzw. 14 und 15 ergibt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 11 bis 13 ist der Ventilkörper --18'-- zylindrisch gestaltet und weist einen Ringflansch--18"--auf. Dieser erstreckt sich in eine Ringkammer des Kolbens--41--des Druckzylinders. In der Ringkammer münden kreisförmig im Kolben --41-- angeordnete Durchflusskanäle --45 und 46--. Der Teilkreis der Kanäle --45-- ist kleiner als der Teilkreis der Kanäle --46--. Bei geschlossenem Verschlussventil (Fig. 12) liegt der Ringflansch --44-- an den Einmündungen der Kanäle --45-- an und schliesst diese ab. Das Verschlussventil ist ausschliesslich hydraulisch (Fig.11) oder teils hydraulisch, teils durch Federkraft--51-- (in Fig. 12) gesteuert.
Beim öffnen des Verschlussventils gemäss Fig. 11 wird die Ringkammer --50-- über die Durckleitung --47-- in der Kolbenstange --9-- mit Drucköl beschickt, während beim Schliessen die Druckkammer --49-- über die Leitung--48--mit Drucköl versorgt wird. In der Variante gemäss Fig. 12 wird das Verschlussventil durch Beschickung der Ringkammer --50-- über die Druckleitung --47-- in der Kolbenstange --9-- geöffnet und durch Federkraft--51-geschlossen.
Im Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 14 bis 16 ist der Ventilkörper --18'-- auf seiner dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite--53--konisch gestaltet. Ein ringförmiger Kanalabschnitt --21"-- umschliesst die Kolbenstange --3-- und geht in eine Anzahl kreisförmig angeordneter Kanäle --20"-- über, die gegen die Ventilachse geneigt sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass auch bei kleinem Durchmesser des Kolbens
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der--49-- über die Druckölleitung --48-- geschlossen.
In manchen Fällen, insbesondere bei raumsparender Ausbildung des Druckzylinders --1--, kann es zweckmässig sein, diesem einen hydraulischen Druckübersetzer vorzuschalten, um ihn mit einem Druck versehen zu können, der über dem durch die ölpumpe bestimmten Druck liegt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. l, 3,4 und 5 sind die Antriebszylinder--5 bzw. 22--stirnseitig vor oder hinter dem die Druckzylinder enthaltenden Zylinderblock angeordnet. Aus Gründen der Raumersparnis oder aus
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Gründen besserer Zugänglichkeit zur Giessform können jedoch die Antriebszylinder ebenfalls im Zylinderblock untergebracht sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulische Antriebsvorrichtung für eine Kunststoffe oder ähnliche Massen verarbeitende Spritzgiessmaschine mit einer Giessform, die eine stationäre Giessformhälfte und eine bewegbare Aufspannplatte für die andere Giessformhälfte umfasst, wobei die Giessform mit Hilfe wenigstens eines hydraulischen Antriebszylinders (Fahrzylinder) mit kleiner Kraft in Offenstellung fahrbar (Fahrperiode) und mit Hilfe wenigstens eines hydraulischen Zylinders (Druckzylinder) mit grosser Kraft haltbar ist (Druckperiode), wobei die stationäre Giessformhälfte an der Stirnseite des Druckzylinders abgestützt und der Kolben des Fahrzylinders oder dieser Fahrzylinder selbst mit dem Kolben des Druckzylinders zu einer Bewegungseinheit verbunden ist,
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liegenden Zylinderräume (12,13) durch wenigstens einen Kanal (20,
21 ; 20', 21' ; 35, 36 ; 20", 21") miteinander verbunden sind, in dem ein Verschlussventil (18,18') vorgesehen ist, das während der Druckperiode in Verschlussstellung und während der Fahrperiode in Offenstellung steuerbar ist, wobei die bewegbare Aufspannplatte (4) für die Giessformhälfte (11) auf wenigstens einer Kolbenstange (3) des Kolbens (2) des Druckzylinders (1) sitzt.
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