DE10152392C1 - Schließeinheit für eine Kunststoffformmaschine - Google Patents
Schließeinheit für eine KunststoffformmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schließeinheit für Kunststoff-Formmaschinen, insbesondere Reaktionsgießmaschinen. DOLLAR A Die Schließeinheit umfaßt einen unteren Formenträger (2) und einen oberen Formenträger (4), die über ein Schwenklager (22) in eine geöffnete Stellung und in eine Verschlußstellung bewegbar sind und in der Verschlußstellung mittels einer Verriegelung (24) verriegelt werden können. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird der obere Formenträger (4) mittels eines Kurbelantriebs (38, 42) verschwenkt, wobei vorzugsweise die Verschlußstellung der Schließeinheit einer Totpunktlage des Kurbelantriebs entspricht. DOLLAR A Die Realisierung des Antriebs als Kurbelantrieb hat den Vorteil, daß die Verschlußlage der Schließeinheit mit geringer Geschwindigkeit und hoher Kraft angefahren werden kann. DOLLAR A Der untere Formenträger (2) kann schwenkbar gelagert sein und Verriegelungselemente (14, 16) aufweisen, um den unteren Formenträger in mindestens einer Schwenkposition zu arretieren. Ferner können Riegelelemente (18, 26) vorgesehen sein, die den oberen Formenträger in der Öffnungsposition am unteren Formenträger verriegeln. Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, mit einem einzigen Motor die Schließeinheit zu öffnen, zu verschließen und zu verschwenken.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Schließeinheit einer
Kunststoffformmaschine mit einem ersten und einem zweiten
Formenträger, die mit einer Antriebsvorrichtung zwischen
einer Öffnungsstellung und einer Verschlussstellung relativ
zueinander bewegbar sind.
Die Formenträger dienen der Aufnahme von Formwerkzeugen mit
Kavitäten, wobei in der Verschlussstellung in der Kavität
ein Kunststoffformteil hergestellt wird. Dabei wird bei
spielsweise ein reaktives Kunststoffgemisch in die Kavität
eingebracht, das in der geschlossenen Kavität ausreagiert.
Als Antriebsvorrichtungen zum Öffnen und Schließen der
Schließeinheiten werden dabei beispielsweise Hydraulikan
triebe, Kugelgewindespindeln oder Pneumatikantriebe verwen
det. Bei der Verwendung von Kugelgewindeantrieben ist die
Drehzahl und damit auch die Bewegungsgeschwindigkeit be
grenzt, während Pneumatikantriebe problematisch hinsicht
lich des Anfahrens, des Lastwechsels und des Abbremsens bei
höheren Geschwindigkeiten sind.
Aus der EP 0 841 139 A2 ist eine Vorrichtung zum Herstellen
von Kunststoffteilen aus reaktiven Kunststoffkomponenten
bekannt, bei der eine hydraulischen Kolben-Zylindereinheit
zum Öffnen, Schließen und Verschwenken einer Form einge
setzt wird. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß Hyd
raulikantriebe relativ aufwendig sind und die Gefahr von
Verunreinigung durch leckendes Hydraulikmittel mit sich
bringen.
In der DE 41 13 657 A1 wird ein weiterer Formenträger für
die Herstellung von Formteilen aus reaktiven Kunststoffkom
ponenten vorgestellt, bei dem eine Oberform von einer hyd
raulischen Kolben-Zylindereinrichtung gegen eine ortsfeste
Unterform geöffnet wird. Der Nachteil bei dieser Vorrich
tung liegt neben den schon genannten Problemen bei der Ver
wendung von Hydraulikantrieben zusätzlich darin, daß nur
die Oberform geöffnet und gegen die Unterform verschwenkt
wird, was die Bedienung weniger ergonomisch gestaltet. Soll
auch die Unterform gegen die Horizontale verschwenkt wer
den, muss bei dieser Vorrichtung eine weitere hydraulische
Kolben-Zylindereinheit vorgesehen werden.
Aus der AT 399 842 B ist eine Schließeinrichtung einer
Spritzgießmaschine bekannt bei der eine bewegbare Formauf
spannplatte entlang von Holmen über einen Kniehebelmecha
nismus bewegt wird, der von einem Kurbeltrieb angetrieben
wird. Hier ist keinerlei Verschwenken der Formaufspannplat
ten gegeneinander vorgesehen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Schließeinheit anzugeben, die sich durch eine einfache An
triebsvorrichtung auszeichnet und die schnell und mit kur
zen Taktzeiten geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Schließeinheit
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1; die abhängigen An
sprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Er
findung.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als Antriebsvorrichtung
einen Kurbelantrieb einzusetzen, wobei vorzugsweise die
Verschlußstellung der Schließeinheit einer Totpunktstellung
des Kurbelantriebs entspricht.
Der Kurbelantrieb erreicht in den Endlagen (Totpunktstel
lung) hohe Kräfte bei geringer Geschwindigkeit bzw. Ge
schwindigkeit 0. Die Beschleunigung bzw. die Verzögerung
des Formenträgers wird durch den mechanischen Aufbau er
reicht, so daß keine aufwendigen Steuerungen oder Rampen
erforderlich sind. Dadurch kann der Motor zu Beginn eines
Zyklus ohne Belastung bzw. nur mit geringer Belastung an
laufen, und er muß beim Anhalten in der Endlage nur das ei
gene Schwungmoment abbremsen. Wegen der Totpunktstellung in
der Verschlußstellung ist ein exaktes Positionieren der
Kurbel nicht nötig, und ein eventueller Nachlauf ist unkri
tisch.
Vorzugsweise entspricht die Öffnungsstellung einer weiteren
Totpunktstellung des Kurbelantriebs, da in der Öffnungs
stellung ein bewegter Formenträger angehalten werden muß
und sich auch hier die Vorteile der Totpunktstellung aus
wirken.
Am einfachsten wird der Kurbelantrieb aus einem Antriebs
strang mit einem Kurbelarm und einem damit gelenkig verbun
denen Hebel aufgebaut, wobei ein Ende des Antriebsstrangs
an einem Formenträger und das andere Ende an dem anderen
Formenträger oder an einer Stütze angreift.
Das Anbringen des Antriebsstrangs an einer Stütze hat ins
besondere den Vorteil, daß mit einem einzigen Antrieb beide
Formenträger gleichzeitig verschwenkt werden können. Dazu
sind vorzugsweise lösbare Verriegelungen zum Halten der
Formenträger in der Verschlußstellung bzw. der Öffnungs
stellung vorgesehen, wobei einer der Formenträger schwenk
bar gegen ein Fundament gelagert ist und in mindestens ei
ner Stellung arretierbar ist.
In einer Ausgestaltung sind die Formenträger an gegenüber
liegenden Seiten mit lösbaren Schwenklagern ausgestattet,
wobei der Antriebsstrang vorzugsweise mittig zwischen den
Schwenklagern angreift. Wird bei dieser Ausgestaltung ein
Schwenklager gelöst, so kann die Form zu dieser Seite hin
geöffnet werden, wobei das andere Schwenklager als Dreh
punkt dient. So kann beispielsweise von einer Seite etwas
in die geöffnete Form eingelegt werden, und das gefertigte
Kunststofformteil kann von der anderen Seite her entnommen
werden.
Weist die Schließeinheit ein festes Schwenklager auf, so
greift der Antriebsstrang vorzugsweise seitlich des
Schwenklagers an der der Öffnung der Schließeinheit abge
wandten Seite an dem Formenträger an. Auf diese Weise ist
die Öffnung der Schließeinheit von drei Seiten zugänglich.
Je nach Dimensionierung der Schließeinheit kann ein Kurbel
antrieb ausreichend sein, oder es können mehrere erfin
dungsgemäße Kurbelantriebe eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Kurbelantrieb ist insbesondere für den
Einsatz bei Reaktionsgießmaschinen geeignet.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefüg
ten Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitendarstellung einer ge
schlossenen Schließeinheit,
Fig. 2 schematische Seitendarstellungen der Schließ
einheit in verschiedenen Stellungen während
eines Fertigungsprozesses und
Fig. 3-7 verschiedene Modifikationen der Schließeinheit
gemäß der Fig. 1 in Darstellungen, die denen
der Fig. 2 entsprechen.
Fig. 1 zeigt eine Schließeinheit für Reaktionsgießmaschinen
in der geschlossenen Position. Die Schließeinheit umfaßt
einen unteren Formenträger 2 und einen oberen Formenträger
4. Der untere Formenträger 2 ist in einem Schwenklager 8 an
einem seitlich angeordneten Hauptträger 6 mit Bezug auf ein
Maschinenbett 10 schwenkbar gelagert; entsprechende Elemen
te 6, 8 befinden sich an der gegenüberliegenden, nicht
sichtbaren Seite der Schließeinheit.
Am unteren rechten Ende des Formenträgers 2 ist eine etwa
dreiecksförmige Verriegelungslasche 12 mit zwei Verriege
lungsöffnungen 14, 16 befestigt. Eine weitere Verriege
lungslasche 18 mit einer Verriegelungsöffnung 20 befindet
sich oberhalb der Verriegelungslasche 12 an der Seite des
Formenträgers 2. Der obere Formenträger 4 ist über ein
Schwenklager 22 und eine lösbare Verriegelung 24 mit dem
unteren Formenträger 2 verbunden. An der rechten Seite des
oberen Formenträgers 4 ist eine Verriegelungslasche 26 mit
einer Verriegelungsöffnung 28 befestigt.
Die Formenträger bilden im geschlossenen Zustand eine etwa
quaderförmige Struktur und tragen im Inneren jeweils Formen
32, 38, die im vollständig geschlossenen Zustand eine Kavi
tät zur Ausbildung des Kunststofformteils bilden. Desweite
ren ist in Fig. 1 eine Parallelhubvorrichtung 34 darge
stellt, mit der die untere Formhälfte 30 in Bezug auf den
unteren Formenträger 2 zum Verschließen der Kavität paral
lel verschoben werden kann.
An der Oberseite des Formenträgers 4 ist rechts über ein
Befestigungselement 50 ein Motor 36 befestigt. Der Motor
treibt einen Kurbelarm 38 an, der über ein Gelenk 40 mit
einem Hebel 42 verbunden ist. Der Hebel 42 ist in einem
Schwenklager 46 an einer Stütze 48 gelagert, der fest mit
dem Maschinenbett 10 verbunden ist. Der aus dem Kurbelarm
38 und dem Hebel 42 gebildete Antriebsstrang ist im darge
stellten Ausführungsbeispiel seitlich der Formenträger aus
gebildet; dementsprechend kann bei Bedarf ein zweiter An
triebsstrang an der in der Zeichnung nicht sichtbaren Seite
vorgesehen sein.
Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schließeinheit wird
anhand der Fig. 2 erläutert, in der aus Gründen der Über
sichtlichkeit nur solche Elemente mit Bezugsziffern verse
hen sind, die nicht ohnehin schon beschrieben wurden; alle
übrigen Bezugszeichen beziehen sich auf die in Fig. 1 dar
gestellten Elemente.
Ausgangspunkt für einen Produktionszyklus ist die in Fig.
2a dargestellte Stellung. In dieser Stellung ist die
Schließeinheit vollständig geöffnet und um die Achse des
Schwenklagers 8 nach links geneigt, damit eine Bedienungs
person beispielsweise eine Haut für das zu fertigende
Kunststoffteil in die untere Form 30 einlegen kann. In die
ser Stellung ist der untere Formträger 2 über die Verriege
lungsöffnung 16 und eine entsprechende Verriegelungsöffnung
54 (in Fig. 2e sichtbar) an der Stütze 48 verriegelt. Die
Verriegelungslaschen 18 und 26 sind über die Verriegelungs
öffnungen 20 und 28 miteinander verriegelt.
Falls es zum Einlegen von Einlegeteilen, einer weiteren
Haut oder zum Reinigen der oberen Form 32 erforderlich ist,
kann ausgehend von der Position der Fig. 2a die Schließein
heit in die Position der Fig. 2b gebracht werden, in dem
die Verriegelung der Laschen 26 und 18 gelöst wird und der
obere Formenträger durch Drehung des Kurbelarms 38 in Uhr
zeigerrichtung abgesenkt wird.
Anschließend wird der obere Formenträger 4 wieder in die
Position der Fig. 2a gebracht, die Laschen 18 und 26 werden
miteinander verriegelt, die Verriegelungsöffnung 16 wird
entriegelt, und der Kurbelarm 38 wird in Gegenuhrzeigersinn
vom Motor verschwenkt, bis der Antriebsstrang eine Tot
punktstellung erreicht hat, in der der Kurbelarm 38 und die
Hebel 42 überdeckend miteinander fluchten. In dieser Posi
tion (Fig. 2c) fluchtet die Verriegelungsöffnung 14 des un
teren Formenträgers 2 mit der Verriegelungsöffnung 54 der
Stütze 48, und über diese Öffnungen werden die Lasche und
die Stütze miteinander verriegelt.
Dann wird reaktionsfähiges Kunststoff-Schaummaterial über
Zuleitungen 56 und einem Mischkopf 58 in an sich bekannter
Weise in die untere Formhälfte 30 eingebracht. Anschließend
wird die Verriegelung zwischen unterem und oberem Formen
träger 2, 4 aufgehoben und durch Verdrehen des Kurbelarms
wird der obere Formenträger 4 abgesenkt, bis der Antriebs
strang seine zweite Totpunktstellung erreicht hat, in der
der Kurbelarm 38 und der Hebel 42 nicht überdeckend mitein
ander fluchten und die Schließeinheit geschlossen ist. Da
bei wird die Verriegelung 24 geschlossen, so daß die
Schließeinheit vollständig verriegelt ist.
Anschließend wird die Parallelhubvorrichtung 34 betätigt
und schließt die Kavität der Formhälften 30, 32 (vgl. Fig.
2e). Optional kann dann die Form in eine in Fig. 2e darge
stellte Reaktionslage gebracht werden, in der die geschlos
sene Schließeinheit um die Schwenkachse des Schwenklagers 8
nach rechts geneigt ist. Dazu wird die Verriegelung der
Verriegelungsöffnung 14 aufgehoben, und der Kurbelarm wird
im Gegenuhrzeigersinn verdreht. Die Reaktionslage wird im
allgemeinen so gewählt, daß während der Reaktion entstehen
de Gase aus der Kavität austreten können, und die Reakti
onslage kann bei Bedarf während der Reaktion geändert wer
den.
Nach Abschluß der Reaktion wird die Schließeinheit wieder
in die aufrechte Stellung gebracht und dort verriegelt, die
Verriegelung 24 wird gelöst, der obere Formenträger wird in
die vollständig geöffnete Stellung bewegt und dort verrie
gelt, das fertige Kunststofformteil wird entnommen, der un
tere Formenträger 2 wird entriegelt, und die geöffnete
Schließeinheit wird in die Position der Fig. 2a ver
schwenkt, so daß ein neuer Produktionszyklus beginnen kann.
Die vorstehend erwähnten Verriegelungen der Verriegelungs
öffnungen 14, 16 und 54 bzw. 28 und 22 werden im einfach
sten Fall durch Stifte hergestellt, die in die fluchtenden
Öffnungen eingebracht werden. Das Verriegeln erfolgt dabei
vorzugsweise automatisch, und die Stifte können elektroma
gnetisch, pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch betätigt
werden.
Im dargestellten Beispiel ist der Antrieb 36 seitlich des
Schwenklagers 22 am oberen Formenträger 4 angebracht und
stellt somit ein Gegengewicht zum Rest des oberen Formen
trägers 4 dar, so daß ein Motor mit geringer Motorleistung
verwendet werden kann.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist nur ein Kur
belantrieb dargestellt; bei Bedarf können auch mehrere Kur
belantriebe pro Schließeinheit verwendet werden, die
gleichzeitig von einem Motor angetrieben werden oder je
weils einen separaten Motor aufweisen können.
Die Fig. 3-7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Er
findung. Da diese Ausführungsbeispiele sich nicht grund
sätzlich vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden, wer
den im folgenden nur die Unterschiede erläutert.
Gemäß Fig. 3 befindet sich die Schwenkachse des Schwenkla
gers 8 unterhalb des unteren Formenträgers, und eine der
Verriegelungslasche 12 entsprechende Verriegelungslasche
ist ebenfalls unterhalb des unteren Formenträgers 2 ange
ordnet und wirkt mit dem Hauptträger zusammen, nicht mit
der Stütze.
Gemäß Fig. 4 ist der Antrieb mit der Kurbel am Maschinen
bett 10 angeordnet, und der Hebel 42 greift an einer Lasche
56 an, die auch die Verriegelungsöffnung 28 aufweist. Es
handelt sich hiermit um eine kinematische Umkehr der Funk
tionsweise der Vorrichtungen gemäß Fig. 2 und Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine Variante, bei der die Schwenkachse mittig
unterhalb des Formenträgers angeordnet ist und der Hebel 42
etwa mittig am oberen Formenträger angreift. Bei dieser An
ordnung schwenkt der untere Formenträger um die Drehachse
64 des Kurbelarms 38, wobei in der gestauchten Totpunkt
stellung (Hebel 42 und Kurbelarm 38 überdecken sich) die
geschlossene Schließeinheit verschwenkt werden kann (Fig.
5b), in der gestreckten Totpunktstellung die geöffnete Form
(Fig. 5c). Dabei sind zum gemeinsamen Verschwenken die For
menträger wie in den vorstehenden Beispielen aneinander
verriegelt.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind die Formenträger
jeweils etwa symetrisch aufgebaut und umfassen vorzugsweise
lösbare Schwenklager 58 und 60. Durch Lösen eines der
Schwenklager 58, 60 kann die Schließeinheit zu der entspre
chenden Seite geöffnet werden, so daß während eines Produk
tionsprozesses bei Bedarf die Schließeinheit von jeder Sei
te aus zugänglich ist. Desweiteren zeigt Fig. 5 Federn 62
die zur Kompensation bzw. Reduktion eines Bewegungsmoments
der Schließeinheit dienen.
Fig. 6 zeigt die Umsetzung eines mittigen Antriebs zusammen
mit Formenträgern, die entsprechend dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 ausgebildet sind.
Schließlich zeigt Fig. 7 eine Ausführungsform, bei der die
Schwenkachse des Kurbelarms unterhalb des unteren Formen
trägers, außerhalb der Mitte angeordnet ist. Desweiteren
zeigt diese Figur ein Ausgleichsgewicht 68 am oberen For
menträger 4 und Spannmittel 70, 72 zur Unterstützung des
Antriebs bzw. zur Kompensation von Bewegungsmomenten.
Wie in den Figuren dargestellt, kann die Parallelhubeinheit
34 im unteren Formenträger 2 oder im oberen Formenträger 4
angeordnet sein.
Als Antrieb für den Kurbelarm wird vorzugsweise ein Elek
tromotor eingesetzt, andere Antriebe wie Hydraulik- oder
Pneumatikmotoren sind jedoch auch möglich. Ferner muß der
Kurbelarm nicht direkt angetrieben werden; Getriebe, Trans
missionen o. dgl. können zwischengestellt werden.
Claims (14)
1. Schließeinheit einer Kunststoff-Formmaschine mit einem
ersten Formenträger (2) und einem zweiten Formenträger (4),
die mit einer Antriebsvorrichtung zwischen einer Öffnungs
stellung und einer Verschlußstellung relativ zueinander be
wegbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebsvorrichtung einen Kurbelantrieb (38, 42)
aufweist.
2. Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschlußstellung
einer Totpunktstellung des Kurbelantriebs (38, 42) ent
spricht.
3. Schließeinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnungsstellung ei
ner weiteren Totpunktstellung des Kurbelantriebs (38, 42)
entspricht.
4. Schließeinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Kurbelan
trieb einen Antriebsstrang aus einem angetriebenen Kurbel
arm (38) und einem Hebel (42) aufweist, die gelenkig mit
einander verbunden sind, wobei ein Ende des Antriebsstrangs
mit dem zweiten Formenträger (4) und das andere Ende mit
dem ersten Formenträger (2) oder einer Stütze (48) verbun
den ist.
5. Schließeinheit nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antriebsstrang am zwei
ten Formenträger (4) seitlich eines Schwenklagers (22) an
greift.
6. Schließeinheit nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antriebsstrang am
zweiten Formenträger (4) etwa mittig zwischen zwei Seiten
des Formenträgers angreift.
7. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder
6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Formenträger (2, 4) über ein Schwenklager (22) miteinander
verbunden sind.
8. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch Verschluß-
Riegelelemente (24) zum lösbaren Verriegeln der Formenträ
ger in der Verschlußstellung.
9. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch Öffnungs-
Riegelelemente (26, 18) zum lösbaren Verriegeln der Form
träger in der Öffnungsstellung.
10. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der er
ste Formenträger (2) schwenkbar gegen ein Maschinenbett
(10) gelagert ist.
11. Schließeinheit nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Formenträger
(2) in mindestens einer Schwenkposition arretierbar ist.
12. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch zwei lösbare
Schwenklager (58, 60), die an gegenüberliegenden Seiten der
Formenträger angeordnet sind.
13. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch mehrere Kurbelan
triebe.
14. Schließeinheit nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß ein einziger Motor meh
rere Kurbelantriebe antreibt.
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