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Die Erfindung betrifft eine Schließeinheit einer Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Im Allgemeinen treten durch das Beschleunigen bzw. Verzögern der beweglichen Aufspannplatte unerwünschte Bewegungen – insbesondere Neigungen und Vibrationen – der beweglichen Formaufspannplatte, der festen Formaufspannplatte sowie gegebenenfalls der Stirnplatte auf. Insbesondere dann, wenn Holme vorliegen, werden diese Neigungen und Vibrationen auch von den verschiedenen Platten aufeinander übertragen. Beim Abbremsen der beweglichen Formaufspannplatte ist dies besonders schädlich, da beim Auftreffen der beiden Werkzeughälften durch Nicht-Parallelitäten Abnützungen bis hin zu Beschädigungen die Folge sein können. Ein weiteres Problem ergibt sich bei der Herstellung von Komponenten, die eine sehr hohe Präzision erfordern. Durch die erwähnten Plattenneigungen ergibt. sich beispielsweise ein Versatz, sodass die beiden Werkzeughälften nicht mehr exakt aufeinander platziert werden. Insbesondere bei optischen Komponenten, wie z. B. kleinen Linsen, kann dies zu einer hohen Ausschussrate führen.
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Besonders verstärkt ist dieser Mechanismus bei horizontalen Schließeinheiten mit vier Holmen und einem Kniehebelmechanismus. Die beim Abbremsen der beweglichen Formaufspannplatte erzeugte Neigung der Stirnplatte sowie – übertragen durch die Holme – der festen Formaufspannplatte, wird auch von der beweglichen Formaufspannplatte adaptiert. Der Grund hierfür ist die von der Maschinenachse außermittige Krafteinleitung.
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Um die Effekte der Neigungen und Vibrationen auf das Spritzgussprodukt bzw. den Ausschuss so gering wie möglich zu halten, bleibt nur übrig, die Schließbewegung langsamer durchzuführen, was sich natürlich nachteilig auf die Zykluszeit auswirkt.
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Das Problem der Plattenparallelität ist Thema vieler Patentveröffentlichungen. Als Beispiele wären die
EP 1 837 153 A1 oder die
JP 4-135705 zu nennen. In diesen Schriften wird versucht, das Problem mit Hilfe einer Neigungseinstellung der festen Formaufspannplatte zu lösen.
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Eine weitere Schließeinheit, die eine sehr gute Plattenparallelität offerieren soll, ist aus der
EP 1 726 425 A1 bekannt. Durch einen an den Seiten hochgezogenen Rahmen soll eine bessere Lagerung und insbesondere eine gute Parallelität der Platten auch unter dem Anpressdruck einer Einspritzdüse erreicht werden. Da hierfür ein extrem hoher Materialaufwand notwendig ist, ist dies stark verbesserungswürdig.
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Nachteilig an all diesen Bauweisen ist, dass zwar teilweise die Plattenparallelität verbessert wird, aber der Versatz, der durch die gleichzeitige Neigung der beweglichen und der festen Formaufspannplatte entsteht, keine Korrektur erfährt. Des Weiteren werden die durch die Beschleunigung der beweglichen Formaufspannplatte hervorgerufenen Vibrationen direkt zwischen Maschinenrahmen und fester Formaufspannplatte übertragen.
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Nicht gattungsgemäß sind Schließeinheiten wie sie beispielsweise aus der
WO 96/11785 bekannt sind. Zwar werden hier auch Formaufspannplatten flexibel gelagert. Dies dient aber dem Erhalt der Plattenparallelität unter Schließkraft. Die hier auftretenden Kräfte und Bewegungen sind deshalb gänzlich verschieden von denen bei der Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte zum Erreichen der Schließstellung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schließeinheit bereitzustellen, die sich auszeichnet durch eine einfache Bauweise, verbesserte Plattenparallelität, geringe Weiterleitung von Vibrationen sowie die Eignung zum Präzisionsspritzgießen durch die Vermeidung von Versatz zwischen Plattenmitten durch Beschleunigung der beweglichen Formaufspannplatte.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schließeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dies geschieht, indem das wenigstens eine Lagerungselement bei Beschleunigungen der beweglichen Formaufspannplatte zum Erreichen der Schließstellung derartige Bewegungen der festen Formaufspannplatte relativ zum Maschinenrahmen erlaubt, dass Rotationen und/oder Bewegungen quer zu einer Maschinenachse der festen Formaufspannplatte relativ zur beweglichen Formaufspannplatte im Wesentlichen verhindert sind. Es soll also während der Schließbewegung durch eine Entkopplung der festen Formaufspannplatte vom Maschinenrahmen die Sollposition der festen Formaufspannplatte möglichst genau eingehalten werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Besonders zum Präzisionsspritzen von optischen Komponenten ist bevorzugt vorgesehen, dass bei Beschleunigung der beweglichen Formaufspannplatte zum Erreichen der Schließstellung das wenigstens eine Lagerungselement eine derartige Bewegung der festen Formaufspannplatte relativ zum Maschinenrahmen erlaubt, dass Neigungen der festen Formaufspannplatte zumindest vermindert sind. Mit anderen Worten wird die feste Formaufspannplatte so gelagert, dass bei Beschleunigungen der beweglichen Formaufspannplatte, die dadurch auf die feste Formaufspannplatte wirkenden Kräfte nicht in eine Neigungsbewegung der festen Formaufspannplatte, sondern in eine Bewegung längs der Maschinenachse übersetzt wird. Da also die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte in unschädliche Bewegungen entlang der Maschinenachse umgewandelt wird, stellt dies eine erhebliche Verbesserung dar.
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Besonders effektiv kann die Kompensation von Neigungen und Vibrationen gestaltet werden, indem das wenigstens eine Lagerungselement Bewegungen der festen Formaufspannplatte im Wesentlichen entlang einer Maschinenachse erlaubt.
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Um Neigungsbewegungen besser unterdrücken zu können, kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lagerungselement wenigstens eine elastische Zone aufweist.
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Eine einfache Lagerung der festen Formaufspannplatte kann erreicht werden, indem genau zwei Lagerungselemente vorgesehen sind.
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Um die Bewegungen der festen Formaufspannplatte sowie des Maschinenrahmens zueinander weitgehend zu entkoppeln, kann es vorgesehen sein, dass eine Freistellung zwischen der festen Formaufspannplatte und dem Maschinenrahmen besteht.
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Konstruktiv besonders einfach kann die Lagerung gestaltet werden, indem das wenigstens eine Lagerungselement an Seiten der festen Formaufspannplatte befestigt ist.
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Um Hebelverhältnisse bei Beschleunigungen der beweglichen Formaufspannplatte so gut wie möglich auszunutzen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Lagerungselement an der festen Formaufspannplatte oberhalb einer Plattenmitte der festen Formaufspannplatte befestigt ist. Dies gilt insbesondere bei einer Schließeinheit mit vier Holmen, denn dadurch, dass der Schließantrieb im Wesentlichen in der Maschinenachse wirkt und die bewegliche Formaufspannplatte sowie gegebenenfalls die Stirnplatte am Maschinenrahmen gelagert sind, ergibt sich eine stärkere Bewegung für den oberen Teil der festen Formaufspannplatte bzw. gegebenenfalls für die oberen Holme. Durch die Verlagerung des Befestigungspunktes über die Maschinenachse wird daher der Hebelarm für diese Bewegungen im oberen Teil der festen Formaufspannplatte verkürzt und natürlich der Hebelarm für die Bewegungen des unteren Teils der festen Formaufspannplatte verlängert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Lagerungselement trapezförmig – vorzugsweise parallelogrammförmig – ausgebildet ist. Diese Bauweise stellt eine besonders kostengünstige, weil materialsparende, dar.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind den Figuren sowie der dazu gehörigen Figurenbeschreibung zu entnehmen. Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schließeinheit,
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2a bis 2f eine Verdeutlichung des Wirkungsprinzips bzw. des Wirkungsunterschieds zwischen Schließeinheiten aus dem Stand der Technik und erfindungsgemäßen Schließeinheiten,
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3a bis 3c Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Lagerung einer festen Formaufspannplatte in drei verschiedenen Beschleunigungszuständen,
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4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung und
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5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Die Schließeinheit 1, welche in 1 dargestellt ist, weist einen Kniehebelmechanismus 9 sowie vier Holme 8 auf (da dies eine Seitenansicht ist, sind nur zwei Holme 8 sichtbar). Sowohl die Stirnplatte 10 als auch die bewegliche Formaufspannplatte 3 sind gleitend gelagert, wobei hier nur exemplarisch eine Linearführung 12 für die bewegliche Formaufspannplatte 3 und Rollen 13 für die Stirnplatte 10 dargestellt sind.
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Die feste Formaufspannplatte 2 ist über das Lagerungselement 4 gelagert, wobei die Befestigung zwischen Lagerungselement und fester Formaufspannplatte über jeweils drei Befestigungsbolzen 11 gelöst ist. Diese Lagerung ist oberhalb der Maschinenachse X, was zur Unterdrückung der Neigung und somit des Versatzes zwischen den Werkzeughälften bei Beschleunigung der beweglichen Formaufspannplatte optimal ist. Das Befestigungselement 4 ist über Schrauben am Maschinenrahmen 5 befestigt.
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Eine Freistellung 7 zwischen der festen Formaufspannplatte 2 und dem Maschinenrahmen 5 stellt sicher, dass die feste Formaufspannplatte 2 nur über das Lagerungselement 4 gelagert ist. So kann die Lagerung, die zwar Bewegungen entlang der Maschinenachse X erlaubt, aber Neigungen der festen Formaufspannplatte unterdrückt, seine volle Wirkung entfalten.
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In den 2a bis 2f ist nun die Wirkungsweise der Lagerung genauer beschrieben.
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2a ist eine horizontale Schließeinheit aus dem Stand der Technik, 2b eine erfindungsgemäße. Nur in diesen beiden Figuren sind der Kniehebelmechanismus 9, die Linearführung 12 sowie die Rollen 13 zur gleitenden Lagerung der beweglichen Formaufspannplatte 3 bzw. die Stirnplatte 10 gezeigt. In den 2c bis 2f sind diese natürlich auch vorhanden, aber aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.
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2c zeigt eine horizontale Schließeinheit des Standes der Technik bei Beschleunigung der beweglichen Formaufspannplatte 3. Durch den Kniehebelmechanismus wird die Stirnplatte 10 zu einer Neigung nach links veranlasst, was über die Holme 8 auch auf die feste Formaufspannplatte 2 übertragen wird. Des Weiteren sorgt der Kniehebelmechanismus 9 dafür, dass auch die bewegliche Formaufspannplatte 3 eine Neigung nach links erfährt. Wäre hier ein Hydraulikstempel als Antrieb eingesetzt, würde sich aufgrund der geänderten Kinematik die bewegliche Formaufspannplatte bei der Beschleunigung nach rechts neigen. Auch zu erkennen ist die Deformierung des Maschinenrahmens 5 durch die Neigung der festen Formaufspannplatte 2. Diese Vibrationen, die auf diese Weise in den Maschinenrahmen 5 übertragen werden, sind natürlich auch nicht von Vorteil.
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In 2d ist nun eine erfindungsgemäße Schließeinheit bei der Beschleunigung der beweglichen Formaufspannplatte 3 gezeigt. Dadurch, dass der festen Formaufspannplatte eine kleine Bewegung nach links erlaubt, ohne gleichzeitig eine Neigung erfahren zu müssen, werden die Neigungen der Stirnplatte 10 sowie der beweglichen Formaufspannplatte und natürlich der festen Formaufspannplatte 2 fast vollständig unterdrückt. Dies geschieht, wie erwähnt, durch eine kleine Kompensationsbewegung der festen Formaufspannplatte 2. Wichtig ist auch, dass sowohl die Stirnplatte 10 als auch die bewegliche Formaufspannplatte 3 gleitend gelagert sind.
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Ähnlich wie in 2c ist in 2e eine Schließeinheit des Standes der Technik beim Abbremsen der beweglichen Formaufspannplatte 3 gezeigt.
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Hier ergibt sich eine Neigung der Stirnplatte 10 nach rechts, was auch wieder über die Holme 8 auf die feste Formaufspannplatte 2 übertragen wird. Des Weiteren sorgt der Kniehebelmechanismus wieder dafür, dass sich auch die bewegliche Formaufspannplatte 3 nach rechts neigt. Natürlich werden auch wieder Vibrationen in den Maschinenrahmen durch die feste Formaufspannplatte übertragen.
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Sowohl in 2c als auch in 2e ist deutlich der Versatz zu erkennen, der durch die Neigungen der festen Formaufspannplatte 2 und der beweglichen Formaufspannplatte 3 erzeugt wird.
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2f stellt nun das Verhalten einer erfindungsgemäßen Schließeinheit beim Abbremsen der beweglichen Formaufspannplatte 3 dar. Das Lagerungselement 4 erlaubt der festen Formaufspannplatte eine kleine Kompensationsbewegung nach rechts, ohne gleichzeitig eine Neigung nach rechts der festen Formaufspannplatte 2 zu erzwingen. Dadurch bleibt auch die Stirnplatte 10 aufrecht. Das gleiche gilt für die bewegliche Formaufspannplatte 3 mit Hilfe des Kniehebelmechanismus 9. Weder in der Situation in der 2d noch bei der in 2f werden Vibrationen in den Maschinenrahmen 5 übertragen.
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Des Weiteren tritt auch kein Versatz zwischen den Werkzeughälften auf.
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In den 3a bis 3c ist nun die Lagerung in den Zuständen der 2b, 2d bzw. 2f dargestellt. Gut zu erkennen ist hier auch die Freistellung 7. In dieser Ausführungsform mit einem Parallelogramm als Lagerungselement 4 befinden sich die elastischen Zonen 6 jeweils an den Ecken des Parallelogramms. Beim Beschleunigen (3b) sowie beim Bremsen (3c) erlauben diese dem Parallelogramm einen Versatz entlang der Maschinenachse X an der Oberseite, wobei die Unterseite des Parallelogramms am Maschinenrahmen 5 fix bleibt.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Das Lagerungselement 4 verfügt über einen T-Träger, wobei die breite Seite unten am Maschinenrahmen aufliegt, um Neigungen zu verhindern. Die elastischen Bereiche 6 sind hier als zwei Federelemente ausgebildet, durch welche geringfügige Bewegungen entlang der Maschinenachse X ermöglicht werden.
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5 zeigt noch eine weitere Ausführungsform. Hier ist das Lagerungselement als eine aufrechte Haltestange ausgeführt, an deren Oberseite die feste Formaufspannplatte über ein Gelenk 14 gelagert ist. Die aufrechte Haltestange bildet dabei selbst den elastischen Bereich 6. Das Gelenk 14 stellt sicher, dass bei einer elastischen Deformierung der aufrechten Haltestange kein auf eine Neigung der festen Formaufspannplatte hinwirkendes Moment auftritt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Erfindung genauso gut bei horizontalen Schließeinheiten mit einem Hydraulikstempel statt einem Kniehebelmechanismus eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1837153 A1 [0005]
- JP 4-135705 [0005]
- EP 1726425 A1 [0006]
- WO 96/11785 [0008]
