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Die Erfindung betrifft eine Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung für Werkzeuge, insbesondere an Formwerkzeugen zum Spritzgießen von Kunststoffen oder zum Druckgießen von Metallen, umfassend eine in Trennebenen auf – steuerbare Form-Schließeinheit mit aus vorderen und hinteren Auswerferplatten oder Auswerferplattenpaketen bestehenden Formteilen, die zumindest im vorderen Auswerferpaket angeordnete, schieberartige Auswerferelemente besitzen, wobei den beim Betätigen einer Auswerferstange zum Öffnen der Form-Schließeinheit in vorbestimmter Aufeinanderfolge aus ihrer Schließlage in die Öffnungsstellung bewegbaren Formteilen mindestens ein mechanisches Riegelsystem zugeordnet ist, dessen Riegelglieder die Schließlage dieser Formteile formschlüssig fixieren, bis die die Trennebenen bildenden Formteile relativ zueinander in ihre Öffnungsstellung bewegt sind, wobei jedes mechanische Riegelsystem einen an einem der Formteile sitzenden Kupplungsbolzen und eine diesen koaxial, aber mit Radialspiel umfassende, hülsenförmige Kupplungsaufnahme in dem anderen der zur Trennebene gehörenden Formteile aufweist, in der hülsenförmigen Kupplungsaufnahme eine mindestens das freie Ende des Kupplungsbolzens umfassende Kupplungsbüchse, die über in Langlöcher der Kupplungsaufnahme eingreifende Mittel mit einem die Kupplungsaufnahme koaxial umgebenden, im hinteren Formteil festgelegten Schleppring verbunden ist, begrenzt axial verschiebbar, aber verschiebefest mit dem hinteren Formteil angeordnet ist, in den Wänden der Kupplungsbüchse im wesentlichen radial bewegliche Verriegelungsmittel sitzen, die mit dem Kupplungsbolzen oder der Kupplungsaufnahme in und außer Eingriff stellbar sind, wozu in der hülsenförmigen Kupplungsaufnahme axial verschiebbar eine durch eine Feder beaufschlagte Druckplatte sitzt, die durch den in die Kupplungsaufnahme eingeführten Kupplungsbolzen entgegen der Federkraft verlagerbar ist, während sie in ihrer Ruhelage durch die Feder in den Bereich der Verriegelungsmittel stellbar ist und dabei in der Grundstellung der Kupplungsbüchse die Verriegelungsmittel relativ zur Kupplungsaufnahme in ihrer Ausrückstellung abstützt.
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Eine solche Vorrichtung, die den Gesamtöffnungshub eines Formwerkzeuges in eine Haupttrennung und mindestens eine weitere Nebentrennung zerlegt, ist durch die
DE 40 17 031 C2 bekannt geworden. Die Öffnungsfolgen bzw. Bewegungsvorgänge, die zum Ein- und Ausrücken der mechanischen Riegelsysteme führen, werden dabei rein formschlüssig und bei hoher Präzision mechanisch zwangsgesteuert. Die bekannte Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung, von denen im Formwerkzeug abhängig von der zentralen Ausstoß- bzw. Auswerfkraft mehrere vorgesehen werden können, beispielsweise in der feststehenden Aufspannplatte zentrisch zur Mittenkraft montiert jeweils eine oben und unten oder seitlich links und rechts bzw. sowohl oben und unten als auch seitlich links und rechts, stellen dabei sicher, dass beim Übergang aus der Schließlage in die Öffnungsstellung das Auseinanderfahren der beiden Formteile im Bereich der Haupttrennebene erst dann stattfinden bzw. bewirkt werden kann, wenn zuvor die Auswerferelemente, wie Querzüge bzw. -schieber, im Bereich einer Zusatz-Trennebene vollständig ausgerückt worden sind.
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Zum Entformen der fertigen Spritzgussteile ist der Einsatz von Zweistufen-Auswerfervorrichtungen bekannt (vgl.
DE 103 12 936 B4 ), die den Gesamtausstoßhub in zwei Hubfolgen zerlegen, nämlich in einen systembedingten ersten Hub, welcher entformungstechnisch vom Spritzgussteil vorgegeben ist, und in einen maschinenbedingten bzw. -gesteuerten zweiten Hub, bei dem sich die zur Krafteinleitung der Hubwege zentrale Auswerfer- bzw. Ausstoßerstange entsprechend der Länge des zweiten Hubes aus dem hinteren Auswerferplattenpaket weiter nach vorne bewegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung zu schaffen, die Bewegungsabläufe auch im Ausstoßbereich eines Formwerkzeugs ermöglicht, um zur Erhöhung der Produktivität des Formwerkzeugs einen Teil des Formauffahrweges für die Auswerfer- bzw. Ausstoßerplattenbewegungen nutzen zu können und damit besonders schnelle Zyklusfolgen zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das in die Langlöcher der Kupplungsaufnahme eingreifende Mittel zweiteilig ist und aus einem in dem Schleppring vorgesehenen ersten Bolzen und einem diesem gegenüberliegenden zweiten Bolzen besteht, wobei jeder Bolzen außerhalb des die Druckfeder mit Abstützung zwischen einerseits einem Ende der Druckplatte und andererseits einem gegenüberliegenden Ende der Kupplungsbüchse aufnehmenden Einbauraums in einem Sackloch der Kupplungsbüchse endet. Durch gegenüber der gattungsgemäßen Vorrichtung vollzogene Abkehr von einem herkömmlich die gesamte Kupplungsbüchse quer durchsetzenden, mit seinen aus den Langlöchern der Kupplungsaufnahme herausragenden Enden in den Schleppring eingreifenden Bolzen lässt sich ohne Veränderung der Bauabmessungen ein wesentlich vergrößerter Einbauraum für die Druckfeder erreichen.
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Die Funktionssicherheit der Vorrichtung sowie der störungsfreie Produktionslauf des Formwerkzeuges sind abhängig von der Standfestigkeit der Druckfeder. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Stoßbelastung schlagartig ist und die Bauteile der Steuervorrichtung bis in den zulässigen Dauerfestigkeitsbereich belastet. Der erfindungsgemäß erreichte große Federeinbauraum macht es möglich, beispielsweise aus dem Stanzwerkzeugbau seit langem bewährte Spezialdruckfedern einzubauen, die sich mit hoher Dauerfestigkeit für sehr schnelle Lastwechsel eignen.
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Es kann daher gewährleistet werden, dass beim Öffnen des Formwerkzeugs die Druckplatte durch die sich entspannende Kraft von ca. 60 N der Druckfeder zur verriegelten Endlage des ersten Hubes unter die Verriegelungsmittel gedrückt wird.
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Die somit erreichte Universalvorrichtung mit einem erweiterten Einsatzgebiet wird durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale weiter begünstigt. Indem der Schleppring nicht mehr verschiebefest zwischen zwei miteinander verschraubten Auswerferplatten verankert werden muss, sieht eine bevorzugte Ausführung der Erfindung vor, dass das hintere Formteil aus nur einer Auswerferplatte besteht, mit der der Schleppring über Zylinderkopfschrauben befestigt werden kann. Der Schleppring ist dazu in einer von der Bearbeitungsseite her frei zugänglichen Ausdrehung der Auswerferplatte angeordnet und mit dieser über die Zylinderkopfschrauben verschraubt. Durch die Einsparung einer Auswerferplatte wird nicht nur das Gesamtbaumaß des Formwerkzeugs verringert, sondern es können auch alle Auswerferstifte und/oder alle schieberartigen Auswerferelemente, die während des ersten Hubes in einem Gleitschuh schräg zur Mittelachse bewegt werden, erheblich kürzer sein. Durch die verringerte Länge dieser Bauteile wird die Knickbelastung reduziert.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Langlöcher an ihrer dem Kupplungsbolzen zugewandten Endbegrenzung im Übergang zur Kupplungsaufnahme mit einer schräg nach außen fliehend ansteigenden Schulter ausgebildet sind, wobei der Schleppring mit einer zu den Schultern komplementären Schrägfläche versehen ist. Die den frei wählbaren ersten Hub begrenzende konische bzw. schräge Schulter an der Kupplungsaufnahme im Zusammenspiel mit der Schrägfläche des Schlepprings ermöglicht eine kreisringförmige Anschlagfläche bzw. einen Flächenanschlag hoher Festigkeit.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die in die radialen Sacklöcher und Durchgangsbohrungen eingesetzten Bolzen mit einem Spannstift festgelegt. Trotz der großen Belastungen bleiben die Bolzen damit in ihrer Einbaulage in den Sacklöchern des Schlepprings.
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Ein anderer vorteilhafter Vorschlag sieht vor, dass die Bolzen zumindest im Eingriffsbereich in die nutförmigen Langlöcher mit deren Längsseiten zugewandten ebenen Flächen ausgebildet sind. Es lässt sich damit eine Führung der Kupplungsbüchse bei deren Verschiebebewegungen nach Art einer Flachpassung mit ebenen Passflächenpaaren erreichen.
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Wenn vorzugsweise die Kupplungsbüchse an ihrem von den Verriegelungsmitteln entfernten, in Bezug auf den Kupplungsbolzen hinteren Ende in ihrer Stirnwand mit einer zentrischen, mehrkantigen Montagewerkzeug-Aufnahme und am Grund der Sacklöcher über diese hinausgehend mit in Umfangsrichtung konkav verlaufenden Radienkonturierungen, an die sich die Bolzen mit konvexen Kopfenden anlegen, ausgebildet ist, lässt sich eine einfache Demontage der Bolzen erreichen. Denn nach dem Entfernen der die Bolzen sichernden, frei zugänglichen Spannstifte braucht lediglich ein Mehrkantwerkzeug, z. B. ein Schraubbit, in die Mehrkantaufnahme eingesetzt und die Kupplungsbüchse etwas gedreht zu werden, wobei die ansteigenden Radienkonturierungen die Bolzen aus den Sacklöchern des Schlepprings radial so weit herausdrücken, bis diese ergriffen und völlig herausgezogen werden können.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kupplungsbolzen in einer Haftsitzbohrung einer radial schwimmend in einer Auswerferplatte des vorderen Auswerferplattenpaketes gelagerten Scheibe angeordnet ist. Zur Lagesicherung kann radial in die Scheibe und den Kupplungsbolzen ein Zylinderstift eingesetzt werden. Durch die schwimmende Lagerung lässt sich eine starre Axialfluchtung von Kupplungsbolzen und Kupplungsaufnahme vermeiden.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
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1 als Einzelheit eine auch für Bewegungsabläufe im Ausstoßbereich eines Formwerkzeugs ausgebildete, universelle Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung als Gesamtansicht in Richtung „D” von 2 gesehen;
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2 die Vorrichtung der 1 von links gesehen;
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3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von 2 mit Ergänzung durch einen in dem Formwerkzeug vorgesehenen Kupplungsbolzen, in der oberen Bildhälfte in der Betriebsposition bei geöffnetem Formwerkzeug und in der unteren Bildhälfte in der Betriebsposition bei geschlossenem Formwerkzeug;
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4 eine Teilansicht auf ein Formwerkzeug einer Spritz- oder Druckgießmaschine von der maschinenseitig feststehenden Aufspannplatte her entlang der Linie IV-IV von 5 gesehen, mit einer im Werkzeugzentrum angeordneten Auswerfer- bzw. Ausstoßerstange sowie einer oben und unten angeordneten universellen Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung in der Bauweise nach den 1 bis 3; und
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5 als Teilansicht eines Formwerkzeugs etwa im Längsschnitt der 4 den Auswerferkasten mit den zwischen der feststehenden, maschinenseitigen Aufspannplatte und einer gegenüberliegend, schließseitig feststehenden, dem nicht dargestellten Formnest vorgelagerten Zwischenplatte angeordneten Auswerferplatten bzw. -paketen im Zusammenspiel mit den universellen Kupplungs- und/oder Steuervorrichtungen und den diesen zugeordneten Kupplungsbolzen (vgl. 3), in der oberen Bildhälfte bei geschlossenem Formwerkzeug und in der unteren Bildhälfte bei geöffnetem Formwerkzeug dargestellt.
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Eine in 1 gezeigte universell einsetzbare Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung 1 zum Einbau in ein Formwerkzeug 2 (vgl. 5) einer Spritz- oder Druckgießmaschine weist eine Kupplungsaufnahme 3 mit einem darauf angeordneten Schleppring 4 auf. Wie sich näher der 3 entnehmen lässt, sind in der Kupplungsaufnahme 3 von außen nach innen gesehen eine Kupplungsbüchse 5 und in dieser eine Druckplatte 6 angeordnet. In der Kupplungsbüchse 5 sind umfangsverteilt mehrere stift- bzw. bolzenartige, radial ein- und ausrückbare Verriegelungsmittel 7 vorgesehen (vgl. 2), die einerseits mit einem Kupplungsbolzen 8 und andererseits mit der Druckplatte 6 sowie der Kupplungsaufnahme 3 zusammenwirken. Der Kupplungsbolzen 8 ist in einer Haftsitzbohrung 9 einer Scheibe 10 angeordnet und wird zusätzlich mit einem radial in die Scheibe 10 eingesetzten Zylinderstift 11 gesichert.
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In die Kupplungsbüchse 5 sind einander gegenüberliegend von außen her zwei Sacklöcher 12 eingearbeitet (vgl. auch 2), die mit Durchgangsbohrungen 13 des Schlepprings 4 fluchten bzw. in diese übergehen. Durch in die Durchgangsbohrungen 13 eingesetzte, im Schleppring 4 durch Spannstifte 14 festgelegte und in das jeweilige Sackloch 12 eintauchende Bolzen 15a, 15b wird die Kupplungsbüchse 5 verschiebefest mit dem Schleppring 4 verbunden und während der Verschiebebewegungen in Langlöchern 16 der Kupplungsaufnahme 3 geführt. Am Grund der Sacklöcher 12 sind über diese hinausgehend in Umfangsrichtung konkav verlaufende Radienkonkurierungen 17 in die Kupplungsbüchse 5 eingearbeitet, an die sich die Bolzen 15a, 15b mit konvexen Kopfenden 18 anlegen, wie in 2 gestrichelt angedeutet.
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Die Kupplungsbüchse 5 nimmt in einem von den Bolzen 15a, 15b unbeeinflussten und somit großen freien Einbauraum 19 eine eine hohe Federkraft bereitstellende, spezielle Druckfeder 20 auf (in den 3 und 5 nur gestrichelt angedeutet), die sich einerseits innen an der bodenseitigen Stirnwand 21 der Kupplungsbüchse 5 und andererseits gegenüberliegend an einer stirnseitigen Endwand 22 der Druckplatte 6 abstützt. Unterhalb der Einbaulage der Druckfeder 20 im Einbauraum 19 ist in der Stirnwand 21 der Kupplungsbüchse 5 zentrisch eine mehrkantige Montagewerkzeug-Aufnahme 23 ausgebildet (vgl. auch 2), die zur Demontage der Bolzen 15a, 15b durch ein eingesetztes Schraubbit eine Drehung der Kupplungsbüchse in Umfangsrichtung ermöglicht, was die nach dem Entfernen der Spannstifte 14 gelösten Bolzen 15a, 15b von den Radienkonturierungen 17 zwangsgesteuert radial aus ihrem Sitz im Schleppring 4 bzw. in den Sacklöchern 12 und Durchgangsbohrungen 13 radial nach außen herausbewegt, so dass sie sich einfach ergreifen und entfernen lassen.
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Die Langlöcher 16 der Kupplungsaufnahme 3, in die die Bolzen 15a, 15b mit zumindest in diesem Bereich eben ausgebildeten Flächen eingreifen, sind an ihren dem Kupplungsbolzen 8 zugewandten Endbegrenzungen im Übergang zur Kupplungsaufnahme 3 mit einer schräg nach außen, fliegend ansteigenden Schulter 24 ausgebildet, an die sich der Schleppring 4 mit einer dazu angepassten, komplementären Schrägfläche 25 beim Erreichen der Bewegungsendlage anlegt bzw. anschlägt.
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Zum Einbau der Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung 1 in das Formwerkzeug 2 sind in dem Schleppring 4 umfangsverteilt mehrere Gewindebohrungen 26 vorgesehen und die Kupplungsaufnahme 3 weist an ihrer Einbauseite eine zentrische Gewindebohrung 27 auf.
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Die 4 und 5 zeigen im Ausführungsbeispiel zwei in das Formwerkzeug 2 eingebaute Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtungen 1, die hier ober- und unterhalb einer Auswerferstange 28, die maschinenseitig (in 5 links) mit einer nicht gezeigten, beweglichen Maschinenplatte gekuppelt wird, angeordnet sind. Die Kupplungsaufnahmen 3 sind in eine Ausdrehung mit einer Länge bzw. Einsenktiefe T1 einer feststehenden Aufspannplatte 29 eingesetzt und dort mittels in die zentrischen Gewindebohrungen 27 eingeschraubten Befestigungsschrauben 30 festgelegt. Zur Verdrehsicherung sind außerdem Zylinderstifte 31 montiert.
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Zwischen der feststehenden Aufspannplatte 29 und einer gegenüberliegend, schließseitig vorgesehenen feststehenden Zwischenplatte 32, deren Abstand voneinander den Auswerferkasten definiert, sind die beiden Formteile angeordnet. Von diesen besteht das hintere Formteil lediglich noch aus einer Auswerferplatte 33, während das vordere Formteil aus zwei miteinander durch Verschraubung 34 (in 5 lediglich strichpunktiert angedeutet) verbundenen Auswerferplatten 35a, 35b besteht. Der Schleppring 4 ist über in seine Gewindebohrungen 26 eingeschraubte Zylinderkopfschrauben 36 mit der hinteren Auswerferplatte 33 (hinteres Formteil) verbunden, während der Kupplungsbolzen 8 über die Scheibe 10 radial schwimmend in der Auswerferplatte 35b des vorderen Auswerferplattenpaketes 35a, 35b gelagert ist. In der davor liegenden Auswerferplatte 35a ist die Auswerferstange 28 über eine Befestigungsschraube 37 festgelegt (vgl. die obere Bildhälfte von 5).
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Das geschlossene Formwerkzeug 2, in dem sich alle Auswerferplatten 33 bzw. 35a, 35b in der Endlage befinden, ist in der oberen Bildhälfte von 5 gezeigt. Die Auswerferstange 28 ist dazu in Richtung des Doppelpfeiles F nach links beaufschlagt worden, wobei der in die Kupplungsaufnahme 3 eintauchende Kupplungsbolzen 8 die Kupplungsbüchse 5 und entgegen der Kraft der Druckfeder 20 die Druckplatte 6 mit Vorspannung der Druckfeder 20 verlagert hat, bis die aus der Kupplungsbüchse 5 radial nach innen eingefallenen Riegelmittel 7 hinter den konturierten Kopf des Kupplungsbolzens 8 gelangt sind.
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Zur sukzessiven Öffnung des Formwerkzeugs 2 wird die Auswerferstange 28 in Richtung des Doppelpfeils F nach rechts beaufschlagt und mit zunächst einem ersten Hub H1 die hintere Auswerferplatte 33 zusammen mit den Platten 35a, 35b in Entformungsrichtung nach vorne bewegt. Nach diesem ersten Hub H1 (untere Bildhälfte von 5) werden die radial nach außen zum Eingriff in die Kupplungsaufnahme 3 zurück bewegten Riegelmittel 7 von unten unverändert von der Druckplatte 6 abgestützt, was eine verriegelte Positionierung gewährleistet. Es kann danach die Auswerferstange 28 in Pfeilrichtung F mit einem zweiten Hub H2 das Auswerferplattenpaket mit den Auswerferplatten 35a, 35 beaufschlagen, die bzw. das sich entsprechend H2 von der vorderen Auswerferplatte 33 entfernen.
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Die 5 zeigt ein Einbau- und Berechnungsbeispiel zur Montage der Vorrichtung in ein Formwerkzeug zur mechanischen Steuerung von Auswerferplattenbewegungen in zwei Hubfolgen. Bei der Einsenktiefe T2 in der hinteren Auswerferplatte 33 zur verschiebefesten Platzierung des Schlepprings 4 ergibt sich das Festmaß L1 aus T2 = L1 – (T1 + H1).
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Bei der Festlegung des Längenmaßes L des Kupplungsbolzens 8 ist das Festmaß X wie folgt zu berücksichtigen: L = S1 + S2 – (T2 + X).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungs- und/oder Bewegungs-Steuervorrichtung
- 2
- Formwerkzeug
- 3
- Kupplungsaufnahme
- 4
- Schleppring
- 5
- Kupplungsbüchse
- 6
- Druckplatte
- 7
- Verriegelungsmittel
- 8
- Kupplungsbolzen
- 9
- Haftsitzbohrung
- 10
- Scheibe
- 11
- Zylinderstift
- 12
- Sackloch
- 13
- Durchgangsbohrung
- 14
- Spannstift
- 15a, b
- Bolzen
- 16
- Langloch
- 17
- Radienkonturierung
- 18
- konvexes Kopfende
- 19
- Einbauraum
- 20
- Druckfeder/Spezialdruckfeder
- 21
- bodenseitige Stirnwand (der Kupplungsbüchse)
- 22
- Endwand (der Druckplatte)
- 23
- Montagewerkzeug-Aufnahme
- 24
- Schulter
- 25
- Schrägfläche
- 26
- Gewindebohrung (des Schleppringes)
- 27
- Gewindebohrung (der Kupplungsaufnahme)
- 28
- Auswerferstange
- 29
- feststehende Aufspannsplatte
- 30
- Befestigungsschraube
- 31
- Zylinderstift
- 32
- feststehende Zwischenplatte
- 33
- hintere Auswerferplatte/hinteres Formteil
- 34
- Verschraubung
- 35a, b
- vorderes Formteil/vorderes Auswerferplattenpaket
- 36
- Zylinderkopfschraube
- 37
- Befestigungsschraube (der Auswerferstange 28)
- H1
- erster Hub
- H2
- zweiter Hub
- T1
- Einsenktiefe (für die Kupplungsaufnahme 3 in der Aufspannplatte 29)
- T2
- Einsenktiefe (für den Schleppring 4 in der Auswerferplatte 33)
- L
- Längenmaß (des Kupplungsbolzens 8)
- L1
- Längenmaß (Festmaß)
- X
- Festmaß
- F
- Doppelpfeil
- S1
- Dicke (der hinteren Auswerferplatte 33)
- S2
- Dicke (der vorderen Auswerferplatte 35a)
