DE102011014783A1

DE102011014783A1 - Verriegelungsvorrichtung für Holme einer Kunststoffverarbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102011014783A1
Application number: DE102011014783A
Authority: DE
Inventors: Daniel Ammer; Joachim Mutschelknaus; Peter Berner
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: DE102011014783B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung einer Kunststoffverarbeitungsmaschine zum Verriegeln einer Werkzeugaufspannplatte 40, 42 mit mindestens einer Säule 14 der Kunststoffverarbeitungsmaschine, wobei die Säule 14 in einem Verriegelungsbereich 15 Verriegelungskonturen 16 zum formschlüssigen Verriegeln aufweist und die Säule 14 in Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung 1 von einer ersten 4 und einer zweiten Verriegelungsbacke 6 zumindest teilweise umschlossen ist, und die Verriegelungsbacken 4, 6 zu den Verriegelungskonturen der Säule 14 komplementär ausgebildete Gegenverriegelungskonturen 8 aufweisen, die mit den Verriegelungskonturen 16 der Säule 14 verriegelbar zusammenwirken, wobei zum Betätigen der Verriegelungsbacken 4, 6 die Verriegelungsvorrichtung 1 eine Antriebswelle 3 und zumindest ein Exzentergetriebe 20 aufweist, wobei das Exzentergetriebe 20 zumindest zwei zueinander versetzt auf der Antriebswelle 3 angeordnete Exzenter 22, 32 und jedem Exzenter 22, 32 zumindest jeweils eine Exzenterstange 26, 36 zugeordnet ist, die mit zumindest einer der beiden Verriegelungsbacken 4, 6 zum Bewegen derselben verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln mindestens eines Holmes einer Kunststoffverarbeitungsmaschine mit einer festen oder beweglichen Werkzeugaufspannplatte oder einer Abstützplatte derselben, sodass nach dem Verriegeln die Zuhaltekraft auf das Kunststoffformwerkzeug aufgebracht werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verriegelungsvorrichtung zum Ermöglichen bzw. Verhindern einer Relativbewegung zwischen einem Holm einer Kunststoffverarbeitungsmaschine und einer Werkzeugaufspannplatte bzw. Abstützplatte. Die Erfindung betrifft weiter eine Werkzeugaufspannplatte bzw. eine Abstützplatte einer Kunststoffspritzgussmaschine mit daran angeordneten Verriegelungsvorrichtungen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kunststoffverarbeitungsmaschine mit einer beweglichen und mindestens einer weiteren maschinenfesten Aufspannplatte/Abstützplatte mit zumindest einer daran angeordneten erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung.
Kunststoffverarbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Spritzgussmaschinen, Reaktionstechnikmaschinen (RIM-Maschinen) oder Vulkanisiermaschinen weisen üblicherweise zumindest eine feste und eine in Entformungsrichtung bewegliche Werkzeugaufspannplatte auf, die jeweils eine Formhälfte eines Formwerkzeuges tragen.
Insbesondere bei Kunststoffspritzgussmaschinen wird die feste Werkzeugaufspannplatte üblicherweise an der Düsenseite der Kunststoffverarbeitungsmaschine angeordnet. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte trägt die Auswerferseite des Formgebungswerkzeuges und wird meist mittels hydraulischer, mechanischer, pneumatischer oder elektrischer Einrichtungen in Schließ- bzw. Entformungsrichtung entlang der Säulen bzw. der Holme der Kunststoffverarbeitungsmaschine bewegt. Am weitesten verbreitet sind hierbei Vier-Säulen-Maschinen, bei denen die Werkzeugaufspannplatten bzw. Abstützplatten an jedem ihrer Ecken eine Säule aufnimmt. Dabei sind die Säulen je nach Bauart und Funktionsprinzip der Kunststoffverarbeitungsmaschine mit der jeweiligen Abstützplatte bzw. Werkzeugaufspannplatte – welche ebenfalls eine Abstützplatte darstellt – bezogen auf den Arbeitszyklus der Kunststoffverarbeitungsmaschine dauerhaft oder temporär verriegelt. In manchen Fällen erfüllen die Säulen auch eine Führungsfunktion und werden dann als Führungssäulen oder Führungsholme bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung kann beispielsweise an der beweglichen Werkzeugaufspannplatte eingesetzt werden. Bewegliche Aufspannplatten werden, insbesondere bei Zwei-Platten-Kunststoffspritzgussmaschinen, zumeist entlang von vier Säulen relativ zu einer festen Werkzeugaufspannplatte bewegt, wobei die Säulen längs der Schließrichtung des Kunststoffsformwerkzeugs verlaufen und an der festen Werkzeugaufspannplatte zumindest während des Formgebungszyklus verankert sind. Das Kunststoffformwerkzeug besteht in der Regel aus zwei Werkzeughälften. Üblicherweise ist die an der festen Werkzeugaufspannplatte angeordnete Formhälfte die Düsenseite, also die Materialeintragseite. Dementsprechend ist üblicherweise, jedoch nicht zwingend die Auswerferseite eines Spritzgusswerkzeuges auf der beweglichen Werkzeugaufspannplatte befestigt und wird mit dieser längs der Säulen bewegt. Entsprechendes gilt für Drei-Platten-Maschinen. Die bewegliche Platte wird mit den Säulen mittels Verriegelungsvorrichtungen verriegelt, wobei die Schließ- bzw. Zuhaltekraft hydraulisch, bspw. mittels einem oder mehreren Kurzhubzylindern auf das Formwerkzeug aufgebracht wird, zum Formen des Formteils.
Damit die Kurzhubzylinder, welche in Längsrichtung der Holme/Säulen eine Zugkraft auf die Säulen aufbringen können, die die bewegliche Werkzeugaufspannplatte relativ zur festen Werkzeugaufspannplatte heranzieht, ist eine Verriegelung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte gegenüber den Säulen, bspw. mittels der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtungen, notwendig. Hierzu wird an jeder Ecke einer quaderförmig ausgebildeten beweglichen Werkzeugaufspannplatte, die längs ihrer Schmalseiten jeweils eine Öffnung für die Durchführung der Säule aufweist, eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, welche die bewegliche Werkzeugaufspannplatte schnell und zuverlässig mit den Säulen axial fest verbindet.
Generell wird bei Kunststoffverarbeitungsmaschinen zwischen Zwei-Platten- und Drei-Platten-Maschinen unterschieden. Bei 3-Plattenmaschinen wird die mittlere Platte – meist die bewegliche Werkzeugaufspannplatte – zum Öffnen und Schließen des Formwerkzeugs bewegt. Die beiden anderen Platten – die düsenseitig angeordnete maschinenfeste unbewegliche Werkzeugaufspannplatte und die am anderen Ende der Kunststoffverarbeitungsmaschine ebenfalls maschinenfeste Abstützplatte – nehmen die Säulen, entlang welcher die bewegliche Platte bewegt wird, auf und stützen diese ab. Herkömmlich werden bei Säulenmaschinen vier Säulen eingesetzt, die bei Drei-Platten-Maschinen meist in den Endplatten während des Formgebungszyklus fixiert bleiben. Bei Drei-Platten-Maschinen mit Schließeinheiten, die den Schließ- bzw. Zuhalte-Kraftfluß für das Formwerkzeug über die Säulen schließen, ist ein Verriegelungsmechanismus für die bewegliche Werkzeugaufspannplatte an den Säulen vorzusehen, damit in Längsrichtung der Säulen die für den Formgebungsprozess nötige Schließkraft bzw. Zuhaltekraft auf das Formwerkzeug aufgebracht werden kann.
Bei Zwei-Platten-Maschinen, bei denen gegenüber Drei-Platten-Maschinen die endseitige Abstützplatte nicht vorgesehen ist, wird prinzipiell zwischen zwei Bauformen unterschieden: Kunststoffverarbeitungsmaschinen mit feststehenden Säulen, die nur an der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte verankert sind, und Kunststoffverarbeitungsmaschinen mit Säulen, die zusammen mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte/Abstützplatte bewegt werden. Beiden Maschinen ist gemeinsam, dass die Schließ- bzw. Zuhaltekraft für das Formgebungswerkzeug über die Säulen aufgebracht wird, wodurch eine Verriegelung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte mit den maschinenfesten Säulen oder eine Verriegelung der zusammen mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte bewegbaren Säulen mit der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte erforderlich ist.
Während des Formgebungsprozesses, beispielsweise beim Spritzgießen, müssen die beiden auf den jeweiligen Werkzeugaufspannplatten befestigten Formenhälften durch hohe, in Entformungsrichtung wirkende, Schließ- bzw. Zuhaltekräfte zusammengehalten werden. Diese hohen Schließkräfte werden durch den hohen Einspritzdruck, mit dem die Form befüllt wird, projiziert auf die Trennebene, verursacht.
Damit diese hohen Zuhaltekräfte in Schließrichtung bzw. Entformungsrichtung für die beiden Formhälften eines Kunststoffformgebungswerkzeuges über die Säulen auf die beiden Werkzeugaufspannplatten aufgebracht werden können, sind im Durchmesser relativ große Hydraulikeinheiten im Einsatz, welche hohe Zug- bzw. Druckkräfte auf die Säulen ausüben. Diese Hydraulikeinheiten werden auch als Drucklinsen oder Druckkissen bezeichnet.
Zum Verfahren/Bewegen der beweglichen Werkzeugaufspannplatten ist es jedoch notwendig, die Platten und somit die daran befestigten Werkzeughälften möglichst rasch und oftmals auch über eine relative große Strecke von der festen Werkzeugaufspannplatte zu entfernen bzw. an diese anzunähern, damit die Formung bzw. Entformung des Formteils in einem zeitlich kurzen Formgebungszyklus möglich ist. Dies erfolgt herkömmlich mittels im Durchmesser relativ dünner, linear wirkender hydraulischer Kolben-Zylindereinheiten, die eine längere Wegstrecke schnell überbrücken können. Jedoch können dünne Kolben-Zylindereinheiten aufgrund ihres relativ geringen Durchmessers nur geringe Kräfte bereitstellen, die zum Zuhalten des Formwerkzeuges nicht ausreichen. Kolben-Zylindereinheiten, die größere Kräfte übertragen sollen, müssen bei gleichem Fluidstrom im Durchmesser größer ausgelegt sein. Jedoch nimmt die Kolbenverfahrgeschwindigkeit mit steigendem Durchmesser ab. Schnelle Verfahrgeschwindigkeiten der beweglichen Werkzeugaufspannplatte sind allerdings bevorzugt, da die Verfahrzeit direkt in die Zykluszeit für den Formgebungsprozess eingeht. Je kürzer die Auf- und Zufahrzeiten des Formwerkzeuges gestaltet werden können, desto geringer ist die Zykluszeit, welche direkten Einfluss auf die Herstellkosten des Formteils hat.
Auch bei alternativ eingesetzten elektrischen oder pneumatischen Antrieben für den Verfahrweg der beweglichen Formhälfte reichen die hierbei zur Verfügung stehenden Kräfte in Längsrichtung der Holme nicht aus, um die notwendige Zuhaltekraft bereitzustellen.
Zur Lösung dieses Problems werden die beweglichen Werkzeugaufspannplatten meist durch im Durchmesser relativ dünne Hydraulik-Kolben-Zylindereinheiten verfahren und in der geschlossenen Stellung des Formwerkzeuges an den Säulen der Kunststoffverarbeitungsmaschine verriegelt. Nach Verriegelung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte werden die Säulen über – im Vergleich zu den Verfahrzylindern – großvolumige, d. h. im Durchmesser relativ große Hydraulik-Kolben-Zylindereinheiten, in Längsrichtung mit Kraft beaufschlagt, wodurch die erforderliche Schließkraft auf das Formgebungswerkzeug aufgebracht wird. Hierbei ist sowohl für Zwei-Platten-Maschinen als auch für Drei-Platten-Maschinen bei der Trennung des Fahrantriebs der beweglichen Werkzeughälfte vom Schließkraftantrieb eine Verriegelung der beweglichen Teile mit maschinenfesten Teilen notwendig. Zum Erreichen einer schnellen Öffnungs- bzw. Schließbewegung kann ebenfalls ein elektrischer, hydraulischer, mechanischer oder pneumatischer Antrieb eingesetzt werden, der in Schließrichtung keine hohen Kräfte erzeugt, dafür aber die beweglichen Teile schnell bewegt.
Für das Zuhalten des Formgebungswerkzeuges wird bevorzugt eine hydraulische Kurzhub-Zylinder-Kolben-Einheit verwendet werden, die die notwendige Zuhaltekraft in Längsrichtung der Säulen aufbringt, aber einen kurzen Verfahrweg zeigt.
Weiter ist bekannt, eine oder mehrere Säulen durch eine sogenannte Säulenziehvorrichtung aus dem Werkzeugwechselbereich der Kunststoffverarbeitungsmaschine herauszubewegen, wenn die Maße des Formwerkzeugs in horizontaler oder vertikaler Richtung den jeweiligen Abstand der Säulen überschreitet. Im Normalfall wird die Säule beim Säulenziehen durch einen Zusatzantrieb aus dem Werkzeugbereich bewegt. Dabei wird die Säule in der Regel Richtung Spritzeinheit (also weg von der beweglichen Formaufspannplatte) aus dem Werkzeugbereich zurückgezogen. Alternativ kann die Säule auch durch eine Verriegelungsvorrichtung zusammen mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte verriegelt und zusammen mit dieser aus dem Werkzeugwechselbereich bewegt werden, nachdem die Verriegelung der Säule an der festen Werkzeugaufspannplatte gelöst wurde. Nach dem Werkzeugwechsel wird die Säule an der festen Werkzeugaufspannplatte wieder positioniert und verriegelt und bleibt unabhängig vom Arbeitszyklus der Kunststoffverarbeitungsmaschine bis zum nächsten Werkzeugwechsel fest mit der Kunststoffverarbeitungsmaschine verbunden.
Aus der obigen Darstellung ist ersichtlich, dass die Zeit zur Verriegelung der beweglichen Aufspannplatte mit den Säulen der Kunststoffsverarbeitungsmaschine bzw. der beweglichen Säulen mit der festen Werkzeugaufspannplatte, Teil des Arbeitszyklus der Maschine ist. Lange Verriegelungszeiten haben daher eine direkte Erhöhung des Arbeitszyklus der Kunststoffverarbeitungsmaschine und damit der Herstellkosten der Kunststoffformteile zur Folge.
Aufgrund der hohen Kräfte, die in axialer Richtung der Säulen auf die Verriegelungselemente wirken, müssen die Verriegelungsvorrichtungen robust ausgestaltet sein. Weiter problematisch sind unterschiedliche Werkzeughöhen in Schließrichtung, die sich aus den verschiedenen herzustellenden Kunststoffteilen ergeben. Hiervon ist u. a. der Abstand der beweglichen Werkzeugaufspannplatte von der festen (maschinenfesten) Werkzeugaufspannplatte betroffen. Dies kann durch längere Verriegelungsbereiche an den Säulen ausgeglichen werden. Hiervon sind auch die Verfahrwege zum Öffnen und Schließen der Form betroffen, was bei in Entformungsrichtung hohen Werkzeugen oftmals zu einer Verlängerung der Taktzeit führt.
Aus DE 200 06 618 U1 ist eine Verriegelungseinheit für Spritzgießmaschinen bekannt, bei der zwei halbschalenförmige Eingriffselemente hülsenartig um eine Säule angeordnet sind und zum Verriegeln der Säule aufeinander zubewegt werden. Zum Verriegeln der Säule in Längsrichtung weisen sowohl die Säule als auch die beiden halbschalenförmigen Eingriffselemente gerillte ringförmige Ausnehmungen auf, die bei Umklammerung der Säule zum Verriegeln zahnstangenartig formschlüssig ineinander greifen. Nachdem die halbschalenförmigen Elemente mit den gerillten Bereichen der Säulen im Eingriff sind, kann die für den Formgebungsprozess notwendige Schließkraft über Druckkissen auf die Säule aufgebracht werden.
Im Unterschied zur bspw. gleichsinnigen Verschwenkung der beiden Verriegelungsbacken um diametral gegenüberliegende Verschwenkachsen, wie etwa aus EP 2 243 615 A1 bekannt, sieht DE 200 06 618 U1 eine gegengleiche lineare Bewegung der beiden Halbschalen vor. Dies hat gegenüber einer Verschwenkbewegung der beiden Halbschalen den Vorteil, dass der absolute Verfahrweg der Halbschalen kürzer ausgelegt werden kann und somit eine Verkürzung der Verriegelungs-/Entriegelungszeit erreicht wird.
Zum Öffnen und Schließen, d. h. zum linearen aufeinander Zubewegen bzw. voneinander Wegbewegen, der beiden Halbschalen schlägt DE 200 06 618 U1 vor, die einander zugewandten Halbschalen zweier in Bewegungsrichtung der Halbschalen benachbarter Verriegelungseinheiten mit einem Hubelement gegengleich zu bewegen und über ein Sychronisationsgestänge, bestehend aus vier Verbindungsstangen und einer Hebelwippe, die beiden anderen nicht direkt angetriebenen Halbschalen mitzuführen. Dabei ist jede Halbschale mit jeweils zwei diagonal gegenüberliegenden Verbindungsstangen fest verbunden. Die beiden anderen Verbindungsstangen sind gleitend in den Halbschalen geführt, wenn die jeweilige Verbindungsstange mit der anderen Verriegelungsbacke derselben Verriegelungsvorrichtung fest verbunden ist. Die Zwangsbewegung wird demnach durch die Auslenkung der Hebelwippe erreicht. Die Hebelwippe wird mittels der Verbindungsstangen ausgelenkt, die fest mit den einander zugewandten und durch einen Aktuator direkt verbundenen angetriebenen Halbschalen verbunden sind. Durch die Kippbewegung der Hebelwippe werden die anderen beiden Halbschalen durch die anderen beiden Verbindungsstangen gegensinnig zu den ersten Halbschalen bewegt.
In ähnlicher Weise macht sich auch EP 2 163 370 A1 den variablen Abstand zweier einander zugewandter Verriegelungshalbschalen zweier benachbarter Verriegelungsvorrichtungen zu Eigen und führt Verbindungsstangen jeweils gleitend durch eine der beiden Halbschalen zu der jeweils bezüglich der Säule diametral gegenüberliegenden Halbschale, an denen die Verbindungsstange fest angebunden sind. Durch eine Kniehebelvorrichtung können die einander zugewandten Halbschalen verfahren werden, wodurch die mit ihr verbundenen Halbschalen zwangsgeführt in der gleichen Richtung bewegt werden. Es findet also eine in sich verschränkte Parallelverschiebung zweier Backen statt, die auf der gleichen Seite zweier benachbarter Säulen angeordnet sind.
Durch Verwendung von Verbindungsstangen zur Zwangsführung der jeweils nicht direkt antreibbaren bzw. direkt bewegbaren Halbschalen kommt es zu einer Vielzahl an Bauteilen, Schwenkachsen und Gleitlagern, die aufeinander exakt abgestimmt sein müssen, damit eine ordnungsgemäße Funktion sichergestellt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es eine schnell betätigbare, agile, robuste, wartungsarme bzw. wartungsfreundliche und möglichst verschleißfreie Verriegelungsvorrichtung für die Säulen einer Kunststoffverarbeitungsmaschine bereitzustellen, bei welcher die benötigte Teileanzahl reduziert ist, und der Zeitbedarf zum Verriegeln bzw. Entriegeln der Säule kurz ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung die Funktionssicherheit der Verriegelungsvorrichtung zu erhöhen, ohne dass es vieler Gelenkstellen oder Gleitführungen bedarf. Zudem soll die Verriegelungsvorrichtung einen geringen Bauraumbedarf aufweisen. Die Verriegelungsvorrichtung soll weiter ein Aufprallen der Halbschalen auf die Verriegelungsbereiche der Säule und übermäßige Geräusche vermeiden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einer Verriegelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung sowohl an beweglichen als auch maschinenfesten Werkzeugaufspannplatten gemäß Anspruch 10 und an Kunststoffverarbeitungsmaschinen gemäß einem der Ansprüche 22 oder 25 zum Einsatz kommt. Die jeweiligen Unteransprüche sind auf bevorzugte Weiterbildungen der jeweiligen Gegenstände gerichtet.
Bei der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung einer Kunststoffverarbeitungsmaschine zum Verriegeln einer Werkzeugaufspannplatte mit einer Säule der Kunststoffverarbeitungsmaschine wird die Säule von einer ersten und einer zweiten halbschalenförmigen Verriegelungsbacke in einem Verriegelungsbereich der Säule zumindest teilweise umschlossen. Die Säule weist im Verriegelungsbereich Verriegelungskonturen zum formschlüssigen Verriegeln auf, wobei in Geschlossenstellung komplementär ausgebildete Gegenverriegelungskonturen, die an den Verriegelungsbacken angeordnet sind, mit den Verriegelungskonturen der Säule verriegelbar zusammenwirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verriegelungsbacken der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung im Wesentlichen halbschalenförmig ausgebildet und so um die Säule angeordnet, dass sie diese zumindest teilumfänglich umfassen. Bevorzugt weisen die Innenseiten der Verriegelungsbacken Gegenverriegelungsmittel auf, die in einem Längsschnitt, d. h. in Längsrichtung der Säule, zahnstangenartig ausgebildet sind. Im Falle von halbrunden Verriegelungsbacken bilden diese zahnstangenartigen Konturen halbringartige Vorsprünge und Einkerbungen, die bevorzugt mit gegengleichen Ringelementen, bevorzugt in Gestalt von Nuten und umlaufenden Ringen, im Verriegelungsbereich der Säule verriegelnd zusammenwirken. Die jeweiligen Verriegelungskonturen bilden bevorzugt einen Formschluss in der Art ineinandergreifender Zähne aus.
Bevorzugt sind an der Säule im Verriegelungsbereich umlaufende Nuten eingearbeitet. Im Querschnitt längs zur Holmachse sind die Gegenverriegelungselemente der Verriegelungsbacken komplementär zu den Nuten im Verriegelungsbereich der Säulen ausgebildet. Dabei weisen sowohl die Gegenverriegelungselemente der Verriegelungsbacken als auch die Verriegelungsbereiche der Säulen im Querschnitt längs der Säulenachse ein zahnstangenartiges Profil auf.
Unter dem Begriff ”zahnstangenartig” fallen erfindungsgemäß auch Querschnitte, die eine in etwa rechteckige oder trapezförmige Gestalt zeigen. Bevorzugt kommen halbrunde Verriegelungsbacken zum Einsatz, da die Säulen üblicherweise eine langgestreckte zylindrische Form aufweisen. Die Säulen können in den Verriegelungsbereichen auch abgeflacht sein, d. h. im Querschnitt quer zur Längsachse der Säule eine von der runden Form abweichenden Querschnitt aufweisen, wobei auch solche Querschnitte in Längsrichtung der Säule ein zahnstangenartiges Profil zeigen können, d. h. bspw. mit quer zur Entformungsrichtung linear verlaufenden Vorsprüngen und Nuten. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist sowohl das Zahnstangenprofil der Säule im Verriegelungsbereich als auch die Gegenkontur an den Verriegelungselementen mit einem Hinterschnitt in Längsrichtung, d. h. in Schließrichtung, des Formwerkzeugs ausgebildet, so dass ein krallenartiges Eingreifen der Verriegelungsbacken in die Verriegelungskonturen der Säulen erreicht wird. Eine solche Ausgestaltung der bei der Verriegelung zusammenwirkenden Konturen wird insbesondere dann ausgeführt werden, wenn sehr hohe Schließkräfte notwendig sind. Im Regelfall wird es jedoch ausreichend sein, die in Schließrichtung des Formwerkzeugs hinteren Flanken des zahnartigen Profils zumindest im Verriegelungsbereich der Säule senkrecht oder nahezu senkrecht zur Säulenlängsachse auszubilden. Konsequenterweise ist dann das Querschnittsprofil der Gegenverriegelungselemente an den Verriegelungsbacken mit einer senkrechten oder nahezu senkrechten vorderen Flanke versehen. Allgemein gilt, dass die zum Zuhalten der Verriegelung notwendige Kraft abnimmt, je steiler die Flanken an der Hinterseite der Ringnuten der Säule und der Vorderseite der Verriegelungszahne der Verriegelungsvorrichtung ausgebildet sind. Weisen die Verriegelungselemente zudem einen Hinterschnitt auf, so kommt es zu einer Selbsthemmung im verriegelten Zustand.
Im Rahmen der Erfindung ist ”vorne” an der Düsenseite und ”hinten” an der Auswerferseite bzw. in Richtung der beweglichen Seite der Kunststoffverarbeitungsmaschine. Mit anderen Worten ist die bewegliche Formhälfte in der geschlossen Stellung des Formwerkzeuges vorne und in der geöffneten Stellung hinten an der Kunststoffverarbeitungsmaschine angeordnet.
Zum Überführen der ersten und zweiten Verriegelungsbacke von einer Offenstellung in die Geschlossenstellung und umgekehrt werden die beiden Verriegelungsbacken einer Verriegelungsvorrichtung linear gegengleich bewegt, was zu kürzest möglichen Verfahrwegen und damit zu kürzest möglichen Ver- und Entriegelungszeiten führt.
Zur linearen Betätigung der Verriegelungsbacken ist eine drehbare Antriebswelle und mindestens ein Exzentergetriebe vorgesehen. Das Exzentergetriebe weist zwei zueinander versetzt angeordnete Exzenter auf, die über die Antriebswelle exzentrisch drehbar sind. Über Exzenterstangen des Exzentergetriebes, die jeweils mit einem Exzenter und mit einer der beiden Verriegelungsbacken verbunden sind, wird die exzentrische Bewegung der Exzenter als lineare Bewegung auf die Verriegelungsbacke übertragen.
Durch den exzentrischen Antrieb der Exzenter, die bevorzugt scheibenartig ausgebildet sind, kann die Drehbewegung der Antriebswelle in eine lineare Bewegung umgesetzt werden, welche von den Exzenterstangen auf die Halbschalen der Verriegelungsvorrichtung übertragen wird. Die versetzte Anordnung zweier Exzenterscheiben bewirkt die gegenläufige Bewegung der Exzenterstangen. Vorzugsweise sind die Exzenterscheiben hierbei 180° zueinander versetzt. So bewegt sich beispielsweise die Exzenterstange des ersten Exzenters abwärts, während die Exzenterstange des zweiten Exzenters gleichzeitig nach oben bewegt wird. Mit geeigneter Verbindung der Exzenterstangen zu den Verriegelungsbacken können die Verriegelungsbacken somit linear aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, womit eine schnelle und zuverlässige Ver- und Entriegelung erreicht wird.
Bevorzugt werden die Exzenterstangen mittels Exzenterbügel an die Exzenter angebunden, die gewährleisten, dass die Exzenterstangen immer in der Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken ausgerichtet bleiben. Dabei sind auch andere Anbindungen der Exzenterstangen an die Exzenter von der Erfindung umfasst, solange diese zuverlässig die Drehbewegung der Exzenter in eine lineare Bewegung umsetzen.
Bei bevorzugt vertikaler Ausrichtung der Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken ist die Exzenterscheibe und somit auch die Exzenterstange für die obere Verriegelungsbacke in der Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung beispielsweise im unteren Totpunkt des entsprechenden Exzenters. Konsequenterweise ist bei bevorzugtem Versatz von 180° der beiden Exzenterscheiben der Exzenter für die untere Verriegelungsbacke im oberen Totpunkt der der zweiten Exzenterscheibe, wenn die Halbschalen der Verriegelungsbacken mit der Säule in Eingriff sind.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird nicht nur eine schnelle Bewegung der Verriegelungsbacken erreicht, sondern auch eine optimale Kraftverteilung über den Bewegungsverlauf erzielt. In den jeweiligen Totpunkten ist die Krafteinleitung in Richtung auf die Verriegelungsbacken am größten, wobei gleichzeitig die Auslenkung nahe den Totpunkten am geringsten ist (Prinzip Kniehebel). Damit können die Verriegelungsbacken von der Offenstellung, also von der Position, an der sie nicht mit dem Verriegelungsbereich der Holme im Eingriff sind, schnell auf die Holme zubewegt werden, wobei sie mit zunehmender Annäherung automatisch, d. h. systemimmanent, abgebremst werden, bei gleichzeitiger Zunahme der Kraft in Bewegungsrichtung. So wird eine zuverlässige Verriegelung erreicht, die vermeidet, dass die Verriegelungsbacken auf die Verriegelungsbereiche der Holme mit hoher Geschwindigkeit aufprallen.
Für die Überführung der Verriegelungsbacken von der mit der Säule verriegelten Geschlossenstellung in die entriegelte Offenstellung mit der Säule reicht es aus, die beiden Exzenter beispielsweise um etwa 90° zu drehen, wobei auch größere oder kleinere Drehwinkel von der Erfindung umfasst sind.
Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung mit Exzentergetriebe weist eine minimale Anzahl an Teilen und Gelenkstellen auf. Sie ist daher sehr robust und aufgrund der geringen bewegten Massen zudem sehr agil. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung wegen ihrer Einfachheit kostengünstig in der Herstellung. Schon allein aus der geringen Teileanzahl und den wenigen Gelenkstellen ergibt sich eine verbesserte Wartungsarmut und Wartungsfreundlichkeit. Kurze Verriegelungszeiten werden durch kurze Kraftwege ohne unnötige Weiter- und Umlenkungen erreicht, was ebenfalls zu einer hohen Robustheit und Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung führt. Eine hohe Wiederholbarkeit der Ver- und Entriegelungszyklen wird damit genauso erreicht, wie eine materialschonende, maßhaltige und sichere Bewegungsführung.
In einer bevorzugt einfachen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung zwei versetzt zueinander angeordnete Exzenter auf, die von einer Antriebswelle drehbar angetrieben sind. Dabei können die zugehörigen Verriegelungsbacken in linearen Gleitführungen aufgenommen sein, damit diese nicht verkanten. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kommt ohne Gleitführungen aus, indem zwei Exzentergetriebe, d. h. zwei Exzenterpaare mit zugehörigen Exzenterstangen auf der Antriebswelle in etwa im Abstand der Breite der Verriegelungsbacken auf der Antriebswelle angeordnet werden. Der Bewegungsablauf bleibt aber gleich, es kommen lediglich zwei erfindungsgemäße Exzentergetriebe zum Einsatz, die die Verriegelungsbacken parallel bewegen. Wie auch bei der einfachen Ausführung mit nur einem Exzentergetriebe sind die Exzenterstangen bevorzugt auf Exzenterbügel gelagert, wobei die Exzenterstangen bei vertikaler Anordnung der Verriegelungsbacken, nach unten gerichtet sind.
Auch bei der Ausführungsform mit zwei Exzentergetrieben sind die Exzenterscheiben der beiden Exzenterscheibenpaare bevorzugt um 180° zueinander versetzt. Von dem rein der Einfachheit halber angegebenen bevorzugten Versatzwinkel der beiden Exzenterscheiben eines Exzentergetriebes von 180° kann jedoch jederzeit abgewichen werden, solange die beiden Exzenterstangen des Exzentergetriebes bei Drehung der Antriebswelle eine gegenläufige Bewegung vollziehen und so die Verriegelungsbacken von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung überführen können, und umgekehrt.
Weiter bevorzugt wird die Antriebswelle in einer Aufnahme derart gelagert, dass die Antriebswelle mit den drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Exzentern frei drehbar ist. Der Drehantrieb der Antriebswelle erfolgt bevorzugt über einen Aktuator, der seinerseits ein elektrischer, pneumatischer, mechanischer oder hydraulischer Dreh- oder Linearantrieb ist und die Antriebswelle im notwendigen Winkelbereich drehen kann. Wie bereits oben ausgeführt sind Drehwinkelbereiche der Antriebswelle von etwa 90° bevorzugt, allerdings sind auch Ausführungen von dem Erfindungsgedanken umfasst, die mit Verdrehungen der Antriebswelle zwischen 30° und 180° arbeiten, je nach Auslegung des/der Exzentergetriebe, der Exzenterbügel bzw. Exzenterstangen oder der Verriegelungsvorrichtung bzw. den Verriegelungsbacken, d. h. deren Abstand zu den Holmen in Offenstellung.
Der Abstand zu den Holmen kann auch durch die Wahl der Exzentrizität eingestellt werden. Im Allgemeinen gilt, dass je höher die Exzentrizität, desto länger der Verfahrweg der Exzenterstangen und damit der Verriegelungsbacken. Somit lassen sich bei Verwendung zweier unterschiedlicher Exzenterscheiben für die beiden Verriegelungsbacken unterschiedliche Verfahrwege der Verriegelungsbacken realisieren. Gleichzeitig ändern sich bei Veränderung der Exzentrizität auch die der Exzenterscheiben immanenten Hebelverhältnisse, wodurch die beiden Verriegelungsbacken bspw. mit unterschiedlichen Kräften beaufschlagt werden können. Da die Verdrehgeschwindigkeit, also die Winkelgeschwindigkeit, gleich bleibt, werden auch bei Verwendung unterschiedlicher Exzenterscheiben für die obere und untere Verriegelungsbacke, die jeweiligen Anfangs- und Endstellungen der Verriegelungsbacke weiterhin gleichzeitig erreicht. Es kommt so zu keiner Verlängerung der Ent- bzw. Verriegelungszeit.
Lediglich die lineare Verfahrgeschwindigkeit der Exzenterstangen und damit die lineare Bewegung der Verriegelungsbacken ist bei Exzenterscheiben mit größerer Exzentrizität größer. Eine größere Exzentrizität bewirkt ebenfalls eine Vergrößerung der im Exzenter wirkenden Hebelverhältnisse, wodurch mit Verwendung eines größeren Exzenters, bspw. für die untere Verriegelungsbacke einer vertikal angeordneten Verriegelungsvorrichtung, eine größere Kraftwirkung erzielt werden kann, die ggf. zur Anhebung einer durchhängenden Säule eingesetzt werden kann. Gleichzeitig kann der wegen des Durchhangs der Säule zwangsläufig längere Verfahrweg der unteren Verriegelungsbacke durch eine Erhöhung der Exzentrizität aufgefangen werden, ohne dass die Verriegelungszeit negativ beeinflusst wird. Somit können Kraft- und Wegverhältnisse den gegebenen Bedingungen in einfacher Art und Weise angepasst werden, ohne dass es hierfür weiteren Veränderungen der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung bedarf.
An der vertikal unteren Verriegelungsbacke kann es zu einem höheren Kraftaufwand kommen, wenn die entsprechende Säule aufgrund ihres Eigengewichts oder aufgrund von Verspannungen in der Maschine nicht mehr in der Sollposition ist und durchhängt. Eine solche Säule muss von der Verriegelungsvorrichtung während des Verriegelungsvorgangs angehoben werden. Diese erhöhten Kräfte können durch die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung aufgebracht werden, wobei bevorzugt die Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung dann erreicht wird, wenn zumindest eine der Exzenterscheiben an ihrem Totpunkt ist. Bevorzugt wird zumindest die Exzenterscheibe, die mit der unteren Verriegelungsbacke einer vertikal angeordneten Verriegelungsvorrichtung verbunden ist, so angeordnet werden, dass sie in der Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung im Totpunkt der größten Exzentrizität ist. Damit wird erreicht, dass die Säule in ihrer Lage korrigiert werden kann, ohne dass große Kräfte in Drehrichtung der Antriebswelle eingeleitet werden müssen, da der Kniehebeleffekt der Exzenterscheibe die Anhebung der Säule begünstigt. In der Regel wird die untere Verriegelungsbacke die größeren Kräfte in vertikaler Richtung übertragen müssen, nämlich dann, wenn die Säule bspw. aufgrund ihres Eigengewichts aus der Sollposition ausgelenkt ist. Durch die direkte Kraftführung ohne Kraftumleitung, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist dies von erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtungen ohne Weiteres zuverlässig und ohne Einsatz hoher Antriebkräfte ausführbar, da die Hebelwirkung der Exzenter zunimmt, je näher sich der Exzenter an einem Totpunkt befindet. Damit kann schnell mit den Verriegelungsbacken auf die zu verriegelnde Säule zugefahren werden, wobei die Verfahrgeschwindigkeit bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle systemimmanent abnimmt und die übertragbare Kraft in Längsrichtung der Exzenterstangen mit zunehmender Annäherung zunimmt. Eine nach unten durchhängende Säule kann so von der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ohne Weiteres in ihre Sollposition zurückgebracht werden.
Speziell bei gekoppelten Verriegelungsvorrichtungen, bei denen einander zugewandte Verriegelungsbacken gegengleich angetrieben und die zugehörigen diametral der Säule gegenüberliegenden Verriegelungsbacken ebenso gegengleich mitbewegt werden (vgl. die beiden oben angegebenen Druckschriften DE 200 06 618 U1 und EP 2 163 370 A1 ), kann der Ausgleich einer durchhängenden Säule nicht erbracht werden, da bei senkrechter Anordnung der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik zumindest eine der direkt angetriebenen Verriegelungsbacken der Rückführung einer durchhängenden Säule entgegenwirkt. Bei der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist die untere Verriegelungsbacke, welche das Anheben der Säule ggf. bewerkstelligen muss, direkt vom Exzentergetriebe, d. h. der jeweiligen Exzenterscheibe über die Exzenterstangen, angetrieben, und kann so eine evtl. durchhängende Säule – während der Überführung der Verriegelungsbacke in die Geschlossenstellung – wieder in ihre Solllage zurückbringen.
Für den Fall der Anhebung durchhängender Säulen ist es bspw. denkbar für die obere Verriegelungsbacke eine Exzenterscheibe mit geringerer Exzentrizität, d. h. mit einem kürzeren Verfahrweg für die Exzenterstangen, vorzusehen und die untere Verriegelungsbacke mit einer Exzenterscheibe anzusteuern, die bei gleicher Verdrehung die entsprechende Exzenterstange linear weiter auslenkt. Mit dem Einsatz verschieden großer Exzenter lässt sich somit auch die Kraft, die auf die Verriegelungsbacken ausgeübt wird, beeinflussen, wobei man die untere Verriegelungsbacke mit einer größeren Kraft beaufschlagen wird als die obere Verriegelungsbacke. Dies gelingt mit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung einfach über die Auswahl geeigneter Exzenterscheiben mit größerer oder kleinerer Exzentrizität, und damit größerem oder kleinerem Hebelverhältnis bei gleicher Winkelstellung. Nicht notwendigerweise muss hier der Außendurchmesser der Exzenterscheibe angepasst werden.
Für eine sichere und zuverlässige Verriegelung kommt es nicht auf die Höhe der radial wirkenden Umschließungskräfte an, sondern auf eine minimale Abweichung der Säule(n) von der Sollposition und eine optimale Zentrierung der Säule(n) mit der/den Werkzeugaufspannplatten. Eine optimale Zentrierung der an den Werkzeugaufspannplatten befestigten Formhälften gewährleistet die gleichbleibende Qualität der zu erzeugenden Formteile. Gleichzeitig werden Spannungen, Verschleiß und Störungen in den im Formgebungsprozess beteiligten Vorrichtungen und Maschinen minimiert. Weiterhin werden überdimensionierte Antriebselemente für die mitgeführten Verriegelungsbacken vermieden, was zu einer einfacheren und kostengünstigeren Konstruktion der Verriegelungsvorrichtung führt.
Die Kräfte, die von dem Exzentergetriebe übertragen werden müssen, müssen also bei korrekt zentrierten Säulen nicht größer sein als die von den Flanken der Ringelemente erzeugten Aufspreizkräfte (resultierend aus den Werkzeugzuhaltekräften und der Flankensteigung der Verriegelungskonturen). Greift an der unteren Verriegelungsbacke eine in etwa vertikal nach oben gerichtete höhere Kraft an, damit eine ggf. ausgelenkte Säule wieder zentriert wird, muss diese Kraft jedoch nicht vom Exzentergetriebe auch auf die obere Verriegelungsbacke übertragen werden. Der Antrieb der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung bringt effektiv nur die tatsächlich auftretenden Kräfte auf, und das ohne komplizierte Übertragung über Hebelgetriebe und/oder Hebelgestänge.
Durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist eine einfache Koppelung zweier benachbarter Verriegelungsvorrichtungen an einer Werkzeugaufspannplatte möglich. So können bspw. zwei in axialer Richtung der Antriebswelle benachbarte Verriegelungsvorrichtungen nur durch Ausbilden einer gemeinsamen Antriebswelle für beide Verriegelungsvorrichtungen miteinander verbunden werden. Betätigbar sind die beiden Verriegelungsvorrichtungen dann beispielsweise durch einen gemeinsamen Aktuator, der beispielsweise an einer der beiden Verriegelungsvorrichtungen oder zwischen den beiden Verriegelungsvorrichtungen angeordnet ist. Auch eine durch den Aktuator unterbrochene Antriebswelle ist geeignet den Erfindungsgedanken zu erfüllen.
Geignet sind bei allen Ausführungsformen Drehantriebe, die die Antriebswelle direkt in Drehung versetzen, oder Linearantriebe, die den notwendigen Drehwinkel beispielsweise über ein Koppelelement oder einen Hebel auf die Antriebswelle einleiten.
Mittels solcher Koppelelemente sind auch zwei in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken benachbarte Verriegelungsvorrichtungen miteinander verbind- bzw. koppelbar, z. B. durch Einsatz beispielsweise einer Koppelstange. So sind Verriegelungsvorrichtungen, die vertikal untereinander an einer Werkzeugaufspannplatte angeordnet sind und eine vertikal obere und eine vertikal untere Verriegelungsbacke aufweisen, durch eine Koppelstange verbindbar und können über einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden. Dabei kann der Aktuator eine der beiden Verriegelungsvorrichtungen direkt antreiben, indem er an der Antriebswelle der Verriegelungsvorrichtung angreift, oder der Aktuator greift an der Koppelstange an, und die beiden Verriegelungsvorrichtungen werden über die Koppelstange betätigt.
Durch eine Kombination der Verbindungsmöglichkeiten zweier Verriegelungsvorrichtungen – in axialer Richtung durch Verbinden der jeweiligen Antriebswellen und in Bewegungsrichtung durch Verbinden mit einer Koppelstange – ist es möglich drei oder vier Verriegelungsvorrichtungen einer Kunststoffverarbeitungsmaschine über nur einen gemeinsamen Aktuator zu betätigen.
Bei der Verbindung von allen vier Verriegelungsvorrichtungen an einer Werkzeugaufspannplatte einer Vier-Säulen-Kunststoff-verarbeitungsmaschine können somit entweder zwei erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtungen über die Verbindung ihrer jeweiligen Antriebswellen verbunden sein, also bspw. die beiden oberen und die beiden unteren Verriegelungsvorrichtungen an einer Werkzeugaufspannplatte, und auf einer Seite der Werkzeugaufspannplatte kann über eine Koppelstange die Kopplung der oberen mit den unteren Verriegelungsvorrichtungen erfolgen. Nur ein gemeinsamer Aktuator reicht aus, die in diesem C-förmigen Gebilde miteinander verbundenen Verriegelungsvorrichtungen gleichzeitig zu betätigen. Dabei ist es gleichwertig, ob eine der Verriegelungsvorrichtungen direkt angetrieben wird, die die weiteren Verriegelungsvorrichtungen mitantreibt, oder ob der Aktuator eine der Antriebswellen oder die Koppelstange antreibt.
Die Verbindung von vier Verriegelungsvorrichtungen einer Vier-Säulen-Maschine kann auch dadurch erreicht werden, dass zwei Verriegelungsvorrichtungen durch die Verbindung ihrer Antriebswellen verbunden werden und die anderen beiden Verriegelungsvorrichtungen in Bewegungsrichtung jeweils über eine Koppelstange mit Koppelelementen auf den Antriebswellen mitbetätigt werden. So entsteht bspw. bei axialer Verbindung der beiden oberen Verriegelungsvorrichtungen mit vertikaler Betätigung und seitlicher, d. h. linksseitiger und rechtsseitiger, Kopplung der beiden unteren Verriegelungsvorrichtungen an die jeweils darüber angeordnete Verriegelungsvorrichtung mit bspw. jeweils einer Koppelstange ein nach unten geöffnetes C-förmiges Gebilde der gemeinsam durch nur einen Aktuator bewegbaren vier Verriegelungsvorrichtungen.
Mit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung lässt sich also auf einfache Art und Weise eine Verbindung/Kopplung mehrerer Verriegelungsvorrichtungen erreichen, ohne dass der zentrale Bereich einer Werkzeugaufspannplatte durch den Bewegungsmechanismus der Verriegelungsvorrichtungen berührt wird. Die oben beschriebenen Beispiele für Vier-Säulen-Maschinen sind analog übertragbar auf anderen Ausführungsformen für Mehr-Säulen-Maschinen, bei denen die Säulen mittels Verriegelungsvorrichtung mit einer Werkzeugaufspannplatte oder mit der Maschine selbst ver- und entriegelbar sein müssen.
Herkömmlich weisen Säulen nicht über ihre gesamte Länge Verriegelungsbereiche auf, da diese Bereiche den Querschnitt der Säulen schwächen. In der Regel gibt die Kunststoffverarbeitungsmaschine Mindest- und Maximalhöhe für die Formwerkzeuge vor, so dass sich daraus die notwendigen Verriegelungsbereiche ergeben, in denen die Säulen mit den Werkzeugaufspannplatten verriegelt werden können.
Sollen Säulen, die während des Arbeitszyklus unbeweglich, also maschinenfest bezüglich der Kunststoffverarbeitungsmaschine sind, aus einem Werkzeugwechselbereich der Kunststoffverarbeitungsmaschine entfernt werden, so ist hierfür ein Verriegelungsbereich am Endbereich der jeweiligen Säule anzuordnen, an dem die Säule mit der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte ver- und entriegelbar ist. Eine derartige aus dem Werkzeugwechselbereich entfernbare Säule weist zusätzlich einen von den Endbereichen der Säule beabstandeten Verriegelungsbereich auf, an dem die Säule mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte verriegelbar ist. Die an der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte angeordnete Verriegelungsvorrichtung wird nur zum Werkzeugwechsel betätigt. Hierbei wird die Säule zunächst mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte verriegelt, anschließend an der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte entriegelt und dann zusammen mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte aus dem Werkzeugwechselbereich entfernt. Nach dem Werkzeugwechsel kann die Säule wieder an der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte verankert werden, indem die zuvor beschriebenen Schritte in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
Anstelle nur eines Holmes können auch zwei oder mehr Holme in analoger Weise aus dem Bereich zwischen den beiden Werkzeugaufspannplatten herausbewegt werden, wobei für jede weitere von der festen Werkzeugaufspannplatte entfernbare Säule eine weitere erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist.
Für Kunststoffverarbeitungsmaschinen, bei denen zwei oder alle vier Säulen zusammen mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte bewegt werden, bspw. bei Zwei-Platten-Maschinen, ist an der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte für jeden Holm/Säule eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, die den jeweiligen Endbereich der Säule mit der relativ zur Entformungsrichtung des Formwerkzeugs unbeweglichen Platte der Kunststoffverarbeitungsmaschine fest verbindet. Nach ihrer Verriegelung können die Säulen mit einer in Schließrichtung des Formwerkzeugs gerichteten Kraft beaufschlagt werden, die als Zuhaltekraft oder Schließkraft bezeichnet wird. Die Höhe der Zuhaltekraft ergibt sich dabei aus der in Entformungsrichtung projizierten Fläche des Formteils und dem Einspritzdruck der Kunststoffverarbeitungsmaschine. Auch hier können die einzelnen Verriegelungsvorrichtungen in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden bzw. gekoppelt werden, wodurch die Verriegelungsvorrichtungen mit nur einem Aktuator betätigt werden können. Selbstredend kann jede der Verriegelungsvorrichtungen auch separat von einem Aktuator betätigt werden.
Bei Kunststoffverarbeitungsmaschinen mit bewegliche Säulen/Holmen, also bei Maschinen, bei denen die Holme mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte verfahren werden und während des Formgebungsprozesses mit der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte verriegelt sind, bietet sich eine nach unten geöffnete Verbindung/Kopplung der einzelnen Verriegelungsvorrichtungen an. Eine Verbindungswelle für die beiden unteren Verriegelungsvorrichtungen könnte ggf. eine Änderung an der Einspritzeinheit nach sich ziehen.
Unabhängig von der Maschinenart, d. h. unabhängig davon, ob die Säulen relativ zu einer Werkzeugaufspannplatte bewegt werden oder die Werkzeugaufspannplatte relativ zu den Säulen bewegt wird, wirkt die Schließkraft/Zuhaltekraft immer in Längsrichtung der Säulen und zwar in Richtung der Düsenseite und somit quer zu den Verriegelungskonturen der Verriegelungsbacken bzw. der Säulen. Hieraus ergibt sich weiterhin, dass die zahnartigen Verriegelungskonturen in Entformungsrichtung, d. h. in axialer Säulen-Längsrichtung, mit hohen Kräften belastet werden und in radialer Richtung von der Verriegelungsvorrichtung in der Geschlossenstellung nur geringe Kräfte aufgebracht werden müssen, die sich aus der Flankensteigung der Verriegelungskonturen und der Zuhaltekraft ergeben. Anhand der 1 bis 5 werden im Folgenden beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für mindestens eine Säule einer Kunststoffverarbeitungsmaschine beschrieben sowie eine Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Verriegelungsvorrichtungen an einer Werkzeugaufspannplatte erläutert und eine Kunststoffverarbeitungsmaschine mit angegeben, die den Einsatz der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung zeigt. Die Figuren und Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sollen dabei lediglich zur Verdeutlichung des grundlegenden Erfindungsgedanken dienen und schränken die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungen ein. Weitere für den Fachmann naheliegende Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen sind vom Erfindungsgedanken mitumfasst, sofern die Betätigung der Verriegelungsbacken über zumindest ein Exzentergetriebe erfolgt, das von einer Antriebswelle angetrieben wird und zwei versetzt zueinander angeordnete Exzenterscheiben aufweist, die nicht notwendigerweise gleichgroß sind. Nur zum Zwecke der vereinfachten Darstellung des Erfindungsgedanken sind die Exzenterscheiben in den Figuren gleichgroß dargestellt.
In den Figuren sind gleiche Elemente in den einzelnen Figuren zur besseren Verständlichkeit mit den selben Bezugszeichen versehen. Die Figuren zeigen:
1: eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Exzentergetriebe;
2: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung mit zwei Exzentergetrieben in Offenstellung der Verriegelungsvorrichtung;
3: die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung gemäß 2 in Geschlossenstellung;
4: die zweite Ausführungsform gemäß 2 oder 3 mit einer Aufnahme zur Befestigung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung an einer Werkzeugaufspannplatte;
5: eine Werkzeugaufspannplatte einer Kunststoffverarbeitungsmaschine mit vier erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtungen gemäß 1, wobei jeweils zwei Verriegelungsvorrichtungen miteinander verbunden sind.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 1 in einer ersten einfach ausgebildeten beispielhaften Ausführung. Auf einer Antriebswelle 3 sind zwei Exzenterscheiben 22, 32 drehfest angeordnet und bilden zusammen mit den jeweils an einer der Exzenterscheiben 22, 32 angebrachten Exzenterstangen 26, 36 ein Exzentergetriebe 20. Die Antriebswelle 3, die das Exzentergetriebe 20 antreibt, kann dabei als Keil- oder Vielzahnwelle ausgeführt sein, oder mit den Exzenterscheiben 22, 32 eine sonstige geeignete drehfeste Verbindung aufweisen, wie bspw. eine Klemmverbindung.
Die Exzenterscheiben 22, 32 sind auf der Antriebswelle 3 versetzt, d. h. gedreht versetzt, so angeordnet, dass bei Drehung der Antriebswelle 3 bspw. die Exzenterscheibe 22 vom unteren Totpunkt, wie in 1 gezeigt, in Richtung des oberen Totpunkt der Exzenterscheibe 22 gedreht wird, sodass sich die mit einer Exzenterstange 26 verbundene Verriegelungsbacke 4 nach oben bewegt. Gleichzeitig wird die Exzenterscheibe 32 vom oberen Totpunkt, wie in 1 gezeigt, in Richtung des unteren Totpunkt der Exzenterscheibe 32 gedreht, wodurch sich die mit der Exzenterstange 36 verbundene obere Verriegelungsbacke 6 nach unten in die Geschlossenstellung bewegt.
Die oben beschriebenen Bewegungsabläufe sind charakteristisch für die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung, weil so eine gegenläufige lineare Bewegung der beiden Verriegelungsbacken erreicht wird. Rein beispielhaft und der besseren Vorstellbarkeit dienend wurde in der obigen Bewegungsbeschreibung davon ausgegangen, dass sich die Exzenterscheiben 22, 32 in der Offenstellung der Verriegelungsvorrichtung jeweils in einem der exzentrischen Totpunkte befinden. Die genaue Stellung der Exzenter in der Offenstellung ist jedoch von untergeordneter Bedeutung, solange bei Drehung der Antriebswelle 3 die Exzenterstangen 26 und 36 gegenläufig bewegt werden. Bevorzugt sind die Exzenter in der Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung 1 in jeweils einem der Totpunkte der Exzentrizität. So ist die Exzenterscheibe 22 zum Bewegen der Verriegelungsbacke 4 im oberen Totpunkt, wenn die Verriegelungsvorrichtung 1 bei vertikaler Anordnung in der Geschlossenstellung ist, d. h. die Verriegelungsbacke 4 bevorzugt im Eingriff ist mit der Säule 14 (vgl. 3).
Die Exzenterstangen 26, 36 sind bevorzugt über Exzenterbügel 24, 34 an die Exzenterscheiben 22, 32 angebunden, wobei die Exzenterstangen 26, 36 jeweils in Richtung der Verriegelungsbacken 4 bzw. 6 zeigen. Bei vertikaler Ausrichtung der Verriegelungsvorrichtung, so wie in 1 dargestellt, weisen die Exzenterstangen 26, 36 vertikal nach unten. Eine horizontale Anordnung ist analog vorstellbar und realisierbar.
Zur Erläuterung des Grundprinzips der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung sind die Exzenterscheiben 22 und 32 in den Figuren jeweils mit gleichem Außendurchmesser und gleicher Exzentrizität dargestellt, was jedoch nur eine spezielle Ausführungsform darstellt. Werden die Exzentrizitäten unterschiedlich ausgelegt, so ergibt sich zum einen ein unterschiedlich langer Verfahrweg der beiden Verriegelungsbacken 4 und 6, da die beiden Exzenterstangen 26 und 36 unterschiedlich ausgelenkt werden. Zum anderen ergeben sich unterschiedliche Hebelverhältnisse, wodurch die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung bspw. an die unterschiedlichen Krafterfordernisse der unteren Verriegelungsbacke 4 und der oberen Verriegelungsbacke 6 angepasst werden kann. Bevorzugt erfolgt dies, wenn die untere Verriegelungsbacke 4 eine durchhängende Säule 14 wieder in ihre Sollposition zurückführen soll.
Bei der Verwendung unterschiedlicher Exzenterscheiben 22 und 32 bleibt jedoch die Verdrehgeschwindigkeit der Exzenterscheiben gleich, d. h. die Anfangsposition und die Endposition der Exzenterscheiben wird weiterhin gleichzeitig erreicht, wodurch es bei der Verwendung unterschiedlicher Exzentrizitäten zu keiner Verlängerung der Ver- und Entriegelungszeit kommt. Jedoch lassen sich mit Verändern der Exzentrizität die Kraft- und Wegerfordernisse an die gegebenen Bedingungen einstellen.
In 1 sind die beiden Verriegelungsbacken 4 und 6 weiter mit einer seitlichen Linearführung gezeigt, die bevorzugt bei Einsatz nur eines, bspw. mittig angeordneten, Exzentergetriebes bevorzugt ist. Durch die gestrichelte Linie ist angedeutet, dass die Gleitführung für die untere Verriegelungsbacke 4 auch entfallen kann, wenn der Angriffspunkt der Exzenterstangen symmetrisch an der jeweiligen Verriegelungsbacke erfolgt. Analoges gilt für die in 1 dargestellte obere Verriegelungsbacke 6. Es liegt im Bereich des einschlägigen Fachmanns hier konstruktiv geeignete Anlenkungen der Exzenterstangen an die Verriegelungsbacke vorzusehen, damit eine Verkantung der Verriegelungsbacken während der Bewegung vermieden wird.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung mit zwei Exzentergetrieben 20, d. h. mit zwei Paaren von Exzenterscheiben 22, 32 und einer Exzenterstange 26 bzw. 36 pro Exzenterscheibe 22 bzw. 32. Die beiden Exzentergetriebe 20 sind dabei bevorzugt so angeordnet, dass eine parallele gleichzeitige lineare Bewegungsübertragung auf die Verriegelungsbacken 4 und 6 durch die Exzenterstangen 26, 36 möglich ist und es zu keiner Verkantung der Verriegelungsbacken 4, 6 kommt. Die beiden Paare von Exzenterscheiben 22, 32 der beiden Exzentergetriebe 20 werden gemeinsam von der Antriebswelle 3 gedreht, so dass die beiden Exzenterscheiben 22 die über die Exzenterstangen 26 angebundene untere Verriegelungsbacke 4 von der in 2 gezeigten Offenstellung der Verriegelungsvorrichtung 1 in die in 3 gezeigte Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung 1 überführen. Dabei befinden sich die Exzenterscheiben 22 in der Geschlossenstellung bevorzugt im oberen Totpunkt der Exzenter. Analog befinden sich die beiden Exzenterscheiben 32 in der Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung 1 bevorzugt im unteren Totpunkt der Exzenter, für den Fall, dass die Exzenterscheiben 22, 32 jeweils 180° zueinander verdreht auf der Antriebswelle 3 angeordnet sind.
Die Verriegelungsvorrichtung 1 kann von der Offenstellung in die Geschlossenstellung bspw. durch 180°-Drehung der Antriebswelle 3 überführt werden, so wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist. Jedoch reicht bei geeigneter Wahl der Exzenterscheiben 22, 32 auch ein geringerer Drehwinkel der Antriebswelle 3 aus, um die Verriegelungsbacken 4 und 6 in oder außer Eingriff des Verriegelungsbereichs 15 der Säule 14 zu bringen. Selbstredend ist auch der Drehsinn der Antriebswelle nicht erfindungswesentlich, solange die beiden Paare von Exzenterstangen 26, 36 gegenläufig linear zueinander bewegt werden.
So kommt eine weitere bevorzugte Ausführung mit einer 90°-Drehung der Antriebswelle und der damit drehfest verbundenen Exzenterscheiben 22, 32 aus, wobei der Effekt einer exzentrischen Bewegungsumsetzung ausgenutzt wird, bei welchem die lineare Bewegungsgeschwindigkeit der Exzenterstangen 26, 36 um die Mittellage zwischen den beiden Totpunkten am höchsten ist. Mit anderen Worten bewegen sich bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Verriegelungsbacken 4, 6 von der Offenstellung der Verriegelungsvorrichtung 1 zunächst mit hoher Geschwindigkeit auf die Säule 14 zu und werden bei gleicher Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 3 systemimmanent mit zunehmendem Verdrehwinkel immer langsamer. Dadurch wird ein hartes Aufprallen der Verriegelungsbacken 4, 6 auf die Säule 14 vermieden. Gleichzeitig mit der Vermeidung eines harten Aufprallens, gelangen die beiden Verriegelungsbacken 4, 6 mit der Säule 14 in sanften Eingriff. Damit wird erreicht, dass die Verriegelungsbewegung geräuschreduziert vonstatten geht.
Die in den 2 und 3 dargestellten Verriegelungsvorrichtungen 1 mit vertikaler Ausrichtung ihrer Bewegungsrichtung (vgl. Pfeil 17) können ohne Weiteres auch horizontal ausgerichtet werden, d. h. die Verriegelungsbacken bewegen sich dann in horizontaler Richtung gegenläufig linear zueinander und die Antriebswelle 3 ist vertikal angeordnet.
4 zeigt die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 1 mit einer Aufnahme 10 zur Befestigung der Verriegelungsvorrichtung 1 an einer Werkzeugaufspannplatte 40 bzw. 42 einer Kunststoffverarbeitungsmaschine. Die Aufnahme 10 ist im einfachsten Fall in der Art eines Lagerbocks ausgebildet und nimmt die Antriebswelle 3 frei drehbar auf, d. h. die Antriebswelle 3 ist in der Aufnahme 10 derart gelagert, dass sie von einem Aktuator 38 rotatorisch angetrieben werden kann, wobei die Drehrichtung unerheblich ist. Ebenfalls unerheblich, d. h. nicht erfindungswesentlich, ist, ob die Antriebswelle 3 innerhalb oder außerhalb der Aufnahme 10 von einem Aktuator 38 angetrieben wird. Die Darstellung in 4 zeigt weiterhin ein auf der Antriebswelle 3 angebrachtes Koppelelement 12, über das die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 1 gleichfalls antreibbar ist, wobei auch hier die Anordnung des Koppelelements 12 innerhalb oder außerhalb der Aufnahme 10 für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens unerheblich ist und keinen Einfluss hat. Weiterhin ist vorstellbar, dass bspw. ein Linearantrieb an dem Koppelelement 12 angreift und dieses exemplarisch um 90° verschwenkt, so dass über die hierdurch verursachte Verdrehung der Exzenterscheiben 22, 32 die Verriegelungsbacken 4, 6 über die Exzenterstangen 26, 36 von einer Offenstellung in eine Geschlossenstellung überführt werden oder umgekehrt.
Alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 1 sind durch eine minimale Zahl an Bauteilen und Drehpunkten gekennzeichnet und bilden daher eine robuste, verschleißarme, wartungsfreundliche und agil arbeitende Verriegelungsvorrichtung, die zudem kostengünstig hergestellt werden kann.
Weiterhin ist anhand der 4 leicht vorstellbar, dass an den freien Enden der Antriebswelle 3 ein Drehantrieb zum Verdrehen der Antriebswelle 3 angreifen kann, was wiederum einen Stellungswechsel der Verriegelungsbacken 4, 6 zur Folge hat. Gleichzeitig kann an dem Koppelelement 12 eine in 4 nicht gezeigte Koppelstange 13 angreifen, die die Drehbewegung der Antriebswelle 3 der ersten Verriegelungsvorrichtung 1 auf eine in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken 4, 6 benachbarte zweite Verriegelungsvorrichtung 1 überträgt. Damit ist auf einfache Weise eine Kopplung zweier in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken 4, 6 benachbart angeordneter Verriegelungsvorrichtungen 1 möglich. Gleichzeitig kann an dem Koppelelement 12 auch ein Linearantrieb angreifen, der den zuvor beschriebenen Drehantrieb ersetzt. Auch eine Anordnung eines Linearantriebs auf der gegenüberliegenden Seite der Aufnahme 10 ist innerhalb fachüblicher Maßnahmen zum Antrieb der Antriebswelle 3.
Für den Antrieb der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 1 können alle denkbaren herkömmlichen Antriebe Verwendung finden, die in der Lage sind die Antriebswelle 3 um den geforderten Drehwinkel zu verdrehen. Ob dies bspw. hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch erfolgt, ist für die Umsetzung des Erfindungsgedanken unerheblich. Auch eine Kombination ist vorstellbar, z. B. kann ein hydraulischer Linearantrieb durch die mechanische Umsetzung über das Koppelelement 12 eine Drehbewegung der Antriebswelle 3 bewirken.
Im Anschluss an das zu 4 erläuterte Ausführungsbeispiel, ist weiterhin eine Kopplung zweier benachbarter Verriegelungsvorrichtungen 1 über ihre Antriebswellen 3 realisierbar. Hierzu müssen die Verriegelungsvorrichtungen 1 in Richtung der Achsen der Antriebswellen 3 benachbart sein. Eine derartige Anordnung an einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte 40 ist exemplarisch in 5 gezeigt, welche im Sinne der Erfindung auch eine maschinenfeste Werkzeugaufspannplatte sein kann.
Hierbei sind die beiden oberen Verriegelungsvorrichtungen 1 durch eine gemeinsame Antriebswelle 3 verbunden, welche in den Aufnahmen 10 der beiden Verriegelungsvorrichtungen 1 frei drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 3 kann über einen hydraulischen Linearaktuator 38 angetrieben werden, der an einem Koppelelement 12 angreift, das benachbart der Aufnahme 10 der in der 5 links oben dargestellten ersten Verriegelungsvorrichtung 1 angeordnet ist. Es ist somit für die Betätigung der zweiten rechts oben angeordneten Verriegelungsvorrichtung 1 kein weiterer Antrieb bzw. Aktuator 38 notwendig.
Die horizontale Verbindung zweier in Richtung der Achsen der Antriebswellen 3 verbundenen Verriegelungsvorrichtungen 1 kann ohne Weiteres auch vertikal erfolgen, wobei dann die Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken 4, 6 horizontal wäre. Anstatt des benachbart zu einer der beiden Verriegelungsvorrichtungen 1 angeordneten Aktuators 38 kann bspw. auch ein zwischen den Verriegelungsvorrichtungen 1 angeordneter Drehantrieb vorgesehen sein, welcher fachüblich eine durchgehende Welle 3 oder zwei Teilwellen 3 antreibt oder entfernt von der Antriebswelle 3 über bspw. ein Hebelgetriebe die Drehung der Antriebswellen 3 bewirkt. Letzteres ist speziell dann bevorzugt, wenn der Platz zwischen den beiden Verriegelungsvorrichtungen 1 frei bleiben soll.
Wie weiter aus 5 erkennbar, sind die jeweiligen Verriegelungsvorrichtungen 1 so an den jeweiligen Säulen 14 angeordnet, dass die jeweiligen Exzentergetriebe 20 der Verriegelungsvorrichtungen 1 jeweils oberhalb der Säulen 14 angeordnet sind. Eine Umkehrung der Anordnung nach 5 ist ohne Weiteres realisierbar. Bevorzugt können dann die jeweils unteren Verriegelungsbacken 4 mit einer sehr kurzen Exzenterstange 26 betätigt werden, was speziell bei durchhängenden Säulen einer Kunststoffverarbeitungsmaschine bevorzugt ist, zur Koppelung zweier Verriegelungsvorrichtungen. Zur Verkürzung der Koppelstangen 13 kann auch eine Mischform zum Einsatz kommen, bei der alle einander zugewandt angeordnet sind. Also bspw. die beiden oberen Verriegelungsvorrichtungen 1 mit ihren Exzentergetrieben 20 unterhalb der oberen Säulen 14 und die beiden unteren Verriegelungsvorrichtungen 1 mit ihren Exzentergetrieben 20 oberhalb der unteren Säulen.
Eine den Mittenbereich der Werkzeugaufspannplatte 40 freihaltende Version ergibt sich aus der Anordnung der Exzentergetriebe jeweils nach außen, also der Exzentergetriebe 20 der oberen Verriegelungsvorrichtungen nach oben und der Exzentergetriebe 20 der unteren Verriegelungsvorrichtungen nach unten. Ein noch größerer freier Mittenbereich ergibt sich, wenn alle Exzentergetriebe seitlich nach außen zeigen, und somit die Verriegelungsvorrichtung 1 horizontal bezüglich ihrer Bewegungsrichtung angeordnet sind. Dabei ist jedoch eine verhältnismäßig lange Koppelstange in Kauf zu nehmen, was aber die Robustheit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung nicht negativ beeinflusst.
Eine weitere die Teileanzahl verringernde Alternative kann dadurch bereitgestellt werden, dass an der Werkzeugaufspannplatte 40 bzw. 42 für zwei in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken 4, 6 benachbarten Säulen 14, nur eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 1 mit zumindest einem Exzentergetriebe 20 an einer Säule vorgesehen ist. Die Verriegelungsbacken 4, 6, die zur Verriegelung an der anderen Säule angeordnet sind, können über Koppelstangen 13 mit den Verriegelungsbacken 4, 6 der Verriegelungsvorrichtung 1 an der ersten Säule gekoppelt werden, so dass für die Verriegelung der zweiten Säule 14 kein weiteres Exzentergetriebe 20 notwendig ist. Im Weiteren können zwei Verriegelungsvorrichtungen 1 an jeweils einer Seite einer Werkzeugaufspannplatte 40 bzw. 42, die eine erste Säule 14 verriegeln, über ihre Antriebswellen 3 miteinander verbunden werden. Hiermit kann je Seite der Werkzeugaufspannplatte 40, 42 ein Exzentergetriebe 20 eingespart werden, da die jeweils in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken 4, 6 an den zweiten Säulen angeordneten Verriegelungsbacken 4, 6 über Koppelstangen 13 bewegt werden.
Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 1 kann gemäß dem obigen Erläuterungen in vielfältigsten Varianten an einer Werkzeugaufspannplatte 40 bzw. 42 angeordnet werden, ohne dass vom Erfindungsgedanken des exzentrischen Antriebs der beiden Verriegelungsbacken 4, 6 abgewichen wird. Insbesondere die beiden Kombinationsmöglichkeiten, zwei Verriegelungsvorrichtungen in Achsrichtung der Antriebswellen 3 oder in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken 4, 6 zu koppeln, macht die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 1 flexibel einsetzbar, so dass bspw. über nur einen Aktuator 38 alle vier Verriegelungsvorrichtungen 1, die an einer Werkzeugaufspannplatte 40 angeordnet sein können, gleichzeitig betätigbar sind. Ein aufwendiges Synchronisationsgestänge wird durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung vermieden. Auch die Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung an der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 40 oder an der maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte 42 ist im gleichen Maße möglich, wie auch nur eine Anbringung einer einzelnen erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung zum Ent- und Verriegeln einer Säule 14, welche nur zum Werkzeugwechsel bewegt werden soll.
Bezugszeichenliste

1: Verriegelungsvorrichtung
3: Antriebswelle
4: erste Verriegelungsbacke
6: zweite Verriegelungsbacke
8: Gegenverriegelungskonturen an den Verriegelungsbacken
10: Aufnahme
12: Koppelelement
13: Koppelstange
14: Säule/Holm
15: Verriegelungsbereich Säule/Holm
16: Verriegelungskonturen an Säule/Holm
17: vertikale Richtung
18: axiale Richtung Säule/Holm
20: Exzentergetriebe
22: erster Exzenter/erste Exzenterscheibe
24: erster Exzenterbügel
26: erste Exzenterstange
32: zweiter Exzenter/zweite Exzenterscheibe
34: zweiter Exzenterbügel
36: zweite Exzenterstange
38: Aktuator
40: bewegliche Werkzeugaufspannplatte (BWAP)
42: maschinenfeste Werkzeugaufspannplatte (FWAP)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20006618 U1 [0017, 0018, 0019, 0043]
EP 2243615 A1 [0018]
EP 2163370 A1 [0020, 0043]

Claims

Verriegelungsvorrichtung einer Kunststoffverarbeitungsmaschine zum Verriegeln einer Werkzeugaufspannplatte (40, 42) mit mindestens einer Säule (14) der Kunststoffverarbeitungsmaschine, wobei die Säule (14) in einem Verriegelungsbereich (15) Verriegelungskonturen (16) zum formschlüssigen Verriegeln aufweist und die Säule (14) in Geschlossenstellung der Verriegelungsvorrichtung (1) von einer ersten (4) und einer zweiten Verriegelungsbacke (6) zumindest teilweise umschlossen ist, und die Verriegelungsbacken (4, 6) zu den Verriegelungskonturen der Säule (14) komplementär ausgebildete Gegenverriegelungskonturen (8) aufweisen, die mit den Verriegelungskonturen (16) der Säule (14) verriegelbar zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betätigen der Verriegelungsbacken (4, 6) die Verriegelungsvorrichtung 1 eine Antriebswelle (3) und zumindest ein Exzentergetriebe (20) aufweist, wobei das Exzentergetriebe (20) zumindest zwei zueinander versetzt auf der Antriebswelle (3) angeordnete Exzenter (22, 32) und jedem Exzenter (22, 32) zumindest jeweils eine Exzenterstange (26, 36) zugeordnet ist, die mit zumindest einer der beiden Verriegelungsbacken (4, 6) zum Bewegen derselben verbunden ist.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenter (22, 32) eines Exzentergetriebes (20) die gleiche Exzentrizität aufweisen.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenter (22, 32) eines Exzentergetriebes (20) den gleichen Außendurchmesser aufweisen.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (1) zwei Exzentergetriebe (20) aufweist, die phasengleich auf der Antriebswelle (3) angeordnet sind, wobei jeweils zwei gleich ausgerichtete Exzenterscheiben (22, 32) eine Verriegelungsbacke (4, 6) über Exzenterstangen (26, 36) bewegen, wobei die Exzenterstangen (26, 36) jeweils an einer Seite der Verriegelungsbacke (4, 6) mit der entsprechenden Exzenterscheibe (22, 32) verbunden sind, und wobei die beiden Exzentergetriebe (20) von der Antriebswelle (3) gemeinsam antreibbar sind.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenter (22, 32) des zumindest einen Exzentergetriebes (20) jeweils einen Exzenterbügel (24, 34) aufweisen, der in Umfangsrichtung des jeweiligen Exzenters (22, 32) frei drehbar ist und an dem die jeweilige Exzenterstange (26, 36) zum Bewegen der entsprechenden Verriegelungsbacke (4, 6) angebunden ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verriegelungsbacke (4) eine vertikal untere und die zweite Verriegelungsbacke (6) eine vertikal obere Verriegelungsbacke ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenverriegelungskonturen (8) der Verriegelungsbacken (4, 6) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Verriegelungskonturen und/oder Gegenverriegelungskonturen (8) bezüglich der Längsachse (18) der Säule (14) einen Hinterschnitt aufweisen.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (1) weiter eine Aufnahme (10) für das zumindest eine Exzentergetriebe (20) aufweist, in der die Antriebswelle (3) drehbar gelagert ist, und ferner ein Koppelelement (12) drehfest auf der Antriebswelle (3) vorgesehen ist, das inner- oder außerhalb der Aufnahme (10) auf der Antriebswelle (3) angeordnet ist, wobei die Verriegelungsvorrichtung (1) mittels des Koppelelements (12) betätigbar ist.
Werkzeugaufspannplatte einer Kunststoffverarbeitungsmaschine mit zumindest einer Verriegelungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme (10), die die Verriegelungsvorrichtung (1) aufnimmt und ein Aktuator (38), der die Antriebswelle (3) drehantreibt, derart an der Werkzeugaufspannplatte angeordnet sind, dass die Werkzeugaufspannplatte mittels der Verriegelungsbacken (4, 6) mit einer Säule (14) einer Kunststoffverarbeitungsmaschine ver- und entriegelbar ist.
Werkzeugaufspannplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (38) ein mechanischer, elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Drehantrieb oder Linearantrieb ist.
Werkzeugaufspannplatte nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (1), die Aufnahme (10) und der Aktuator (38) auf der formwerkzeugabgewandten Seite der Werkzeugaufspannplatte (40, 42) angeordnet sind.
Werkzeugaufspannplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (38) zum Betätigen einer Verriegelungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9 an dem Koppelelement (12) angreift und die Verriegelungsvorrichtung (1) betätigt.
Werkzeugaufspannplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Werkzeugaufspannplatte (40, 42) an zwei in Bewegungsrichtung der Verriegelungsbacken (4, 6) benachbarten Säulen (14), einer ersten und einer zweiten Säule (14), nur an der ersten Säule (14) eine Verriegelungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist und erste und zweite Verriegelungsbacken (4, 6) an der zweiten Säule angeordnet sind, die über Koppelstangen (13) mit den Verriegelungsbacken (4, 6) der Verriegelungsvorrichtung (1) an der ersten Säule (14) gekoppelt sind.
Werkzeugaufspannplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtungen (1) der jeweils ersten Säulen (14) über ihre jeweiligen Antriebswellen (3) oder durch eine gemeinsame Antriebswelle (3) verbunden sind.
Werkzeugaufspannplatte nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufspannplatte (40, 42) im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und an jeder Ecke eine Öffnung zur Durchführung einer Säule (14) in Richtung der Schmalseite der Werkzeugaufspannplatte (40, 42) aufweist, an welchen Öffnungen jeweils eine Verriegelungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
Werkzeugaufspannplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verriegelungsvorrichtung (1) einzeln über einen Aktuator (38) betätigbar ist.
Werkzeugaufspannplatte nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei horizontal nebeneinander angeordnete Verriegelungsvorrichtungen (1) durch einen gemeinsamen Aktuator (38) betätigbar sind, der zwischen den Verriegelungsvorrichtungen (1) angeordnet ist.
Werkzeugaufspannplatte nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei nebeneinander angeordnete Verriegelungsvorrichtungen (1) durch eine gemeinsame Antriebswelle (3) über einen gemeinsamen Aktuator (38) betätigbar sind.
Werkzeugaufspannplatte nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei vertikal übereinander angeordnete Verriegelungsvorrichtungen (1) nach Anspruch 9 durch eine an den Koppelelementen (12) angreifende Koppelstange (13) derart verbunden sind, dass die Verriegelungsvorrichtung (1), welche nicht direkt von dem Aktuator (38) betätigbar ist, über die Koppelstange (13) betätigbar ist.
Werkzeugaufspannplatte nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei vertikal übereinander angeordnete Verriegelungsvorrichtungen (1) nach Anspruch 9 durch eine die Koppelelemente (12) verbindende Koppelstange (13) betätigbar sind und die Koppelstange (13) von einem Aktuator (38) antreibbar ist.
Kunststoffverarbeitungsmaschine mit vier maschinenfesten Säulen (14) als Zuganker für eine in Schließrichtung der Kunststoffverarbeitungsmaschine beweglichen Werkzeugaufspannplatte (40) nach einem der Ansprüche 10 bis 21.
Kunststoffverarbeitungsmaschine mit vier beweglichen Säulen (14) und einer maschinenfesten Werkzeugaufspannplatte (42) nach einem der Ansprüche 10 bis 21.
Kunststoffverarbeitungsmaschine nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulen (14) durch die jeweils ersten Verriegelungsbacken (4) beim Verriegeln nach oben anhebbar sind.
Kunststoffverarbeitungsmaschine mit einer maschinenfesten und einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte (40, 42), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die maschinenfeste Werkzeugaufspannplatte (42) eine Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.