DE2543494A1

DE2543494A1 - Spritzgiessmaschine mit vorfuellventil fuer den schliesskolben

Info

Publication number: DE2543494A1
Application number: DE19752543494
Authority: DE
Inventors: David W Mccarty
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1976-04-15
Also published as: US3905742A

Description

PATENTANWALr DIPLHNG. CO. BOECKER

6870 ST.INGBERT(SAAR), ENSHEIMERSTR.48

28.Sept.1975 B 89

Beloit Corporation
Beloit, Wisconsin, U.S.A.

Spritzgießmaschine mit Vorfüllventil für den Schließbolzen

Die Erfindvmg "betrifft eine Spritzgießmaschine mit Torfüllventil für den Sehließkorb en nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. In den gegenwärtig in Gebrauch "befindlichen Spritzgießmaschinen werden Vorfüllventile innerhalb des Schließteils der Maschine benutzt, die nach dem Schließen der Formenhälften und während des Aufbaues des Hochdruckes geschlossen v/erden, wobei der Hochdruck über das Yorfüllventil den Druckraum des Hauptkolbens und durch einen Tauchkolben dem Druckraum des Tauchkolbens zugeleitet wird. Wenn an den Aufspannplatten Formenhälften befestigt sind, die zur Ausübung einer Trennkraft mit Öffnungsfedern versehen sind, muss ein bestimmter Druck in dem Druckraum des Tauchkolben^ aufrechterhalten bleiben, bis der Hochdruck sich aufgebaut hat, um die Form und die Aufspannplatten geschlossen zu halten. Fällt der Druck in dem Druckraum des Tauchkolbens ab, könnten sich die federbe-.lasteten Formenhälften öffnen, wodurch ein Spritzgießvorgang abgebrochen werden müsste. Dies hat zu vielen Verzögerungen geführt und ist ein Grund, warum federbelastete Formenhälften in vielen Spritzgießmaschinen nicht benutzt werden. Das Problem ist UTDSomehr akut, als die Abmessungen der Formen zunehmen und damit auch die Kraft der Öffnungsfedern. Es ist daher erforderlich, einen entsprechend größeren Druck im Druckraum des Tauchkolbens aufrechtzuerhalten, um die höheren Federkräfte zu überwinden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sicherzustellen, daß nach dem Schließen der Pormenhälften durch die Bewegung des Hauptkorbens," wonach das Vorfüllventil schließt, der Hochdruck nicht nur dem Druckraum des Tauchkolbens, sondern auch dem Druckraum des Hauptkolbens zugeleitet wird.

In Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Querschnitt des Durchganges im Yorfüllventil so bemessen ist, daß der bei geschlossenem Yentil durch die Schließbewegung des Hauptkolbens bewirkte Druckabfall durch den Durchgang eine Kraft erzeugt, die gleich oder größer ist als die von den Öffnungsfedern zwischen den geschlossenen Pormenhälften ausgeübte Trennkraft. Hierdurch wird erreicht, daß der Druckabfall genügt, um Hochdruck gegen den Hauptkolben einwirken zu lassen und damit sicherzustellen, daß die Pormenhälften noch geschlossen sind, bis der Aufbau des Hochdruckes im Druckraum des Tauchkolbens erfolgt.

Weitere Einzelheiten und Erfindungsmerkmale sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt ist. Es zeigen

Pig.1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung,

Pig.2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil des Yorfüllventils,

Pig. 3· einen Querschnitt ähnlich Pig. 1, die Schnittebene um 90° gedreht, und

Pig.4 einen vergrößerten Querschnitt ähnlich Pig.2 mit geschlossenem Yorfüllventil nach Pig.3.

In Pig.1 erkennt man das Schließteil 10 einer Spritzgießmaschine, die aus einem Schließteil 11 und dem Aneehluflende 12 des Spritzteils besteht, von dem lediglich, ein Tedl dar gestellt ist« Das Schließteil 11 besteht in am Hauptsache "aus einem zylindrischen Schließzylinder 15, von dem ein Stütz-· flansch 16 ausgeht. Auf der Einspritzseite des Schließzylindarj* 15 ist ein Ringflansch 18 angeordnet. Das. andere Ende des ~ Schließzylinders 15, das von der Einspritzseit* am weitesten entfernt ist, hat ein Ringteil 20 von kleinerta

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Der Ringflansch 18 des Schließzylinders 15 ist von mehreren Zugstangen 22 durchsetzt* die durch lettern 23 am Ringflansch gesichert sind. Das andere Ende der Zugstangen ist an einer . unbeweglichen Aufspannplatte 25 über Kuttern 26 festgelegt. Entlang der Zugstangen 22 ist eine "bewegliche Aufspannplatte

28 geführt. Innerhalb des Schließzylinders 15 ist ein Hauptkorben

29 konzentrisch angeordnet, dessen der Einspritzseite zugewandtes Ende fest an die "bewegliche Aufspannplatte 28 angeschlossen ist, um diese entlang der Zugstangen 22 zu "bewegen.

An der Aufspannplatte 25 ist eine Formenhälfte 31 "befestigt, wogegen die andere Formenhälfte an der "beweglichen Aufspannplatte 28 festgespannt ist. Die Formenhälften sind federbelastet, indem an der Formenhälfte 32 Vorsprünge 34 vorgesehen sind, die in mit Öffnungsfedern 35,36 versehene Ausnehmungen eintreten, wenn die Form geschlossen wird.

Innerhalb des Schließzylinders 15 ist ein feststehender Tauchkolben 38 angeordnet, dessen Bodenteil 40 etwa oval geformt ist. Bei der Schnittführung nach Fig.1 erkennt man, daß sich das Bodenteil 40 von einer Stelle der Zylincerwandung bis zu einer gegenüberliegenden Stelle erstreckt, wogegen bei der um 90° versetzten Schnittführung nach Fig.3 erkennbar ist, daß zwischen dem Ende 20 kleineren Durchmessers des Schließzylinders 15 und dem Hauptkolben 29 eine zusammenhängende Kammer besteht. Der Tauchkolben 38 hat ein sich axial erstreckendes Zolbenteil 42, das im rechten Viinkel zum Grundteil 40 steht und sich in Richtung auf das Einspritzende der Maschine erstreckt. Dieses axial sich erstreckender Kolbenteil ist konzentrisch innerhalb einer zylindrischen Ausnehmung 48 des Hauptkolbens 29 angeordnet. Im Boden-• teil'40 des Tauchkolbens 38 befindet sich eine Radialbohrung 45, die in eine Axialbohrung 46 des vorstehenden Kolbenteils 42 einmündet. Die Axialbohrung 46 läuft in einen Raum 48 aus, der den Druckraum des Tauchkolbens darstellt, der definiert ist durch das sich axial erstreckende Kölbenteil 42_>und die Innenwandung d«r Sackbohrung 43 im Hauptkolben 29. Die Radialbohrung 45 im Grundteil 40 deckt sich, mit einer Öffnung 50 in der Wandung des . Schließzylinders 15. Gegenüber dem Hauptkolben 29 und dem Tauch- \ kolben 38 ist ein Vorfüllventil 52 vorgesehen, das konzentrisch

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innerhalb des Zylinder teils 20 kleineren Durchmessers angeordnet ist. Das Vor füllventil 52· "besteht aus einem Ventilkörper 53, der durch nicht dargestellte Mittel an den Zylinderteil 20 angeschlossen ist. Innerhalb des Ventilkörpers 53 ist eine mittige erste Ventilschaftführung 55 vorgesehen., an die sich in Richtung auf das Einspritzende der faschine eine Ventilschaftführung 56 kleineren Durchmessers anschließt (Fig.2), die in den kreisförmigen Ventilraum 57 einmündet.

V/ie am "besten aus Fig. 2 erkennbar ist, ist in den Führungen 55 und 56 ein Ventilschaft 59 gleifbar angeordnet. Ein Ende dieses Ventilschaftes trägt einen Stufenkolben 60, der in der ersten Ventil schaftführung 55 gleitet. Am anderen Ende des Ventil schaft es

59 befindet sich ein Ventilteller 61, dem eine konische Sitzfläche 63 am Ventilkörper 53 zugeordnet ist.

Der Ventilschaft 59 ist in der Nähe des Stufenkolbens 60 mit

m/

einer Ringnut 64 versehen,/die eine Kehrzahl von radialen Bohrungen 66 einmünden. Diese Radialmündungen laufen nach innen in" eine axiale Sackbohrung 67 des Ventilschaftes 59 aus, die bis zur Aussenfläche des Ventiltellers 61 reicht.

Innerhalb des Ventilkörpers 53 ist im Bereich des- Stufenkolbens

60 eine Druckmittelbohrung 70 vorgesehen, die bei der in Fig. 2 dargestellten Offenstellung des Ventils zwar nur teilweise von dem Stufenkolben 60 abgedeckt ist, gegenüber der Ringnut 64 am Ventilschaft jedoch abgesperrt ist. In der Schließstellung des Ventils nach Fig.4 und 3 steht die Druckmittelleitung 70 in offener Verbindung mit den Radialbohrungen 66 und der Sackbohrung 67 im Ventilschaft 59.

Das Zylinderteil 20 kleineren Durchmessers hat einen Einlaß 72,· der mit dem Innenraum 57 des Vorfüllventils 52 über eine Einlaßöffnung 73 in Verbindung steht. Zwischen dem Ventilkörper 53 und dem Zylinderteil 20 des Schließzylinders 15 ist ein Ringkanal 74 vorgesehen, der auch mit einer weiteren Einlaßöffnung 75 im Ventilkörper 53 korrespondiert, damit Druckflüssigkeit aus dem Ringkanal 74 von beiden Seiten in den Innenraum 57 des Ventils eintreten kann.

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Über dem Einlaß 72 ist ein Druckmittelbehälter 76 angeordnet, von dem aus eine Leitung 77 zum Einlaß 72 führt.
Der Flüssigkeitsbehälter 76 ist ferner über eine Leitung 78 mit der Hochdruckpumpe 99 verbunden, die druckseitig an die Druckmittelleitung 70 im Ventilkörper 53 und an die Öffnung 50 in der Zylinderwandung angeschlossen ist. Im Stellweg der beweglichen Aufspannplatte 28 ist ein Endschalter 80 angeordnet, der über eine elektrische Leitung 81 an ein 4-Wege-Ventil 82 angeschlossen ist. Dieses 4-Wege-Ventil ist an einen der Ventilschaftführung 55 zugeordneten Bruckraum angeschlossen und steht in Verbindung mit einem Rücklaufbehälter 83.

Der Druckraum zwischen dem Zylinderteil 20 kleineren Durchmessers und dem Hauptkolben 29 wird als Kolben-Druckraum 84 bezeichnet. Dieser Kolben-Druckraum 84 kann über eine öffnung 89 in der Wandung des Schließzylinders 15 über ein Entlastungsventil 86 drucklos gemacht werden. Das Entlastungsventil 86 wird durch einen Zeitgeber 87 betätigt und ist über die
Leitung 88 mit dem Flüssigkeitsbehälter 76 verbunden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Spritzgifißmaschine wird anhand Fig. 1 wie folgt erläutert:

\ Das aus dem Flüssigkeitsbehälter 76 kommende Druckmittel wird durch die Hochdruckpumpe 99 auf Hochdruck gebracht und der Druckmittelbohrung/sov/ie der öffnung 50 zugeführt. Wenn der Ventilschaft 59 in der Offen-Stellung ist, ist die Druckflüssigkeit gegenüber den Radialbohrungen 66 im Ventilschaft abgesperrt. Die
Druckflüssigkeit kann hingegen über die öffnung 50 in die Radialbohrung 55 im Grundteil 40 des Tauchkolbens und weiter durch die axiale Bohrung 46 in den Druckraum 48 des Tauchkolbens fließen. Unter dem Druck des Druckmittels im Druckraum 48 bewegt sich der Hauptkolben 29, wie in Fig.3 gezeigt ist, nach rechts und bewegt die Aufspannplatte 28 der Formenhälfte 32 in Schließposition. Dieser Schließvorgang ist allgemein bekannt als der Schnell Schluß einer Spritzgießmaschine.

Beim Schließen der Formenhälften fließt Druckmittel aus dem Flüssigkeitsbehälter 76 durch die Leitung 77, den Einlaß 72, den Ringkanal 74 und die Einlaßöffnung 73 in den Innenraum des Vorfüllventils 52. Die Druckflüssigkeit fließt bis jenseits

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des geöffneten Ventiltellers 61 und des Grundteils 40 des Tauchkolbens 80 in den Druckraum 84 des Hauptkorbens. Die Öffnungsfedern 36 in der Formenhälfte 31 üben eine Trennkraft auf die Formenhälften und die Aufspannplatten aus, weshalb in dem Druckraum 48 des Tauchkolbens ein vorherbestimmter Druck über den ganzen Schließvorgang aufrechterhalten werden muß, um die !Formenhälften geschlossen zu halten. Wenn in dem Druckraum 48 des Tauchkolbens ein Druckverlust oder ein Absinken des Drucks auftritt, können die .Formenhälften durch die Trennkraft der Öffnungsfedern geöffnet werden, sodaß ein Spritzgießvorgang vollständig unterbrochen wird. Da der Druck in dem Druckraum 84 des Hauptkolbens für eine kurze Zeitspanne innerhalb eines Arbeitszyklus¹ geringer ist als der Druck im Druckraum 48 des Tauchkolbens, so ist dies genau das, was bei üblichen Spritzgießmaschinen öfters eintritt. Wenn die bewegliche Formenhälfte 32 ihre Schließposition erreicht hat, wird der Endschalter 80 betätigt, d*»r seinerseits das 4-Wege-Ventil 82 betätigt. Dieses Ventil wird dann auf den Rücklaufbehälter 83 geschaltet, sodaß die zwischen dem Stufenkolben 60 des Ventilschaftes 59 und einer äußeren Kappe des Vorfüllventils 52 befindende Druckflüssigkeit über das Ventil 82 in den Rücklaufb ehält er 83 entspannt wird. Da der Stufenkolben 60 die Druckmittelbohrung nur teilweise abdeckt (Fig. 2), überwiegt der Druck hinter dem Stufenkolben 60, sodaß der Ventilschaft 59 rückwärts gesteuert wird, wodurch sich der' Ventilteller 61 auf seiner Sitzfläche 63 aufsetzt. Hierbei besteht eine Hochdruckverbindung zwischen der Druckmittel ohrung 70, den Radialbohrungen 66 und der zentralen Sackbohrung 67 bis zum Druckraum 84 des Hauptkolbens. Auf diese Weise baut sich der Hochdruck auch vor dem Hauptkolben 29 auf.

In der Zwischenzeit, bevor der Hochdruck sich aufbaut, besteht eine Tendenz für einen Druckabfall im Druckraum 43 "des Tauchkolbens. Der Druckabfall durch, die Leitung 79 und die Durchgänge 67 und 70 ist wegen deren Länge und Querschnitt verhältnismäßig klein. ErfindungsgemäS wird jedoch ein

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wesentlicher Druckabfall eingestellt und leicht reguliert, indem die Radialbohrungen 66 im Ventilschaft 59 richtig dimensioniert v/erden, sodaß der !Druckabfall durch diese Radial "bohrung en im Druckraum 48 des Tauchkolbens eine Kraft erzeugt, die gleich oder größer als die von den Öffnungsfedern 35» 36 hervorgerufene Trennkraft ist« Hierdurch wird sichergestellt, daß nach dem Schließen der Formenhälften und bevor der Hochdruck sich aufbauen kann, die Formenhälften und Aufspannplatten daran gehindert sind, sich voneinander zu entfernen, his der Aufbau des Hochdrucks in der Schließvorrichtung vollzogen «ist.

Der kritische Durchflußquerschnitt, der den Druckabfall "bestimmt, kann leicht aus der Formel

Q - C χ A

errechnet werden, worin Q die Durchflußmenge, C die V/iderstandsziffer der Öffnung, A die Querschnittsfläche der Öffnung und H die Druckhöhe ist. Wenn Q gemessen wird in Kubikfuß/sec,, und A in Quadratfuß und H in Fuß, dann ist Q in Gallons/min. = 24,12 χ A in Quadratzoll χ Quadratwurzel aus dem Druckabfall in Pfund/Quadratzoll. Wenn C = 0,6 und das spezifische Gewicht = 0,895 ist, kann die Querschnittsfläche A des Durchganges leicht berechnet v/erden in Kenntnis der Strömungsgeschwindigkeit, da der Druckabfall im Druckraum 48 des Tauchkolbens eine Kraft hervorruft, die gleich oder größer als die Trennkraft der Cffnungsfedern 35, 36 ist. Der errechnete Gesamtquerschnitt wird dann geteilt durch die Anzahl der Radialbohrungen 66, um den erforderlichen Querschnitt/Radialbohrung zu erhalten. Die Radialbohrungen 66 können daher genau ausgelegt werdei, um einen genügend großen Druckabfall aufrechtzuerhalten, sodaß die Form geschlossen bleibt, bis der Aufbau des Hochdruckes vollendet ist. Je größer die Kräfte der Öffnungsfedern zwischen den Formenhälften Bind, um so kleiner wird der Durchflußquerschnitt in den Radialbohrungen 66, um den gewünschten Druckabfall aufrechtzuerhalten. ITach dem Einspritzen der Spritzmasse in die Form betätigt der Zeitgeber 87 das Entlastungsventil 86, um den Druckraum 84 des Hauptkolbens zu entlasten, wonach der Hauptkolben in die rückwärtige Position zurückgehen k&ng.

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Claims

25A3494

PATENTANWALT DJPL:-fftG. C. O. BOECKER

6670 ST.INGBERT(SAAR), ENSKEIMERSTF?.48

28.Sept.1975 B 89

Beloit Corporation
Beloit, Wisconsin, U, S, A.

Patentansprüche

Spritzgießmaschine mit einem Paar von Aufspannplatten für mit Öffnungsfedern versehene Formhälften, einem Schließzylinder, einem Hauptkolben innerhalb des Schließzylinders zum Bewegen einer"der Aufspannplatten, einem Vorfüllventil auf der Druckseite des Hauptkolbens, das aus einem innerhalb des Schließzylinders angeordneten "Vent likör ρ er und einem im Ventilkörper beweglich geführten Ventilschaft mit Ventilteller besteht, ferner mit einem

im Ventil, der mit dem Druckraum/ Durchgang/des Hauptkolbens kommuniziert, und mit einer Hochdruckzuführung zum besagten Durchgang, wenn der Ventilteller in Schließstellung ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Durchganges (66) im"Ventil (52) so bemessen ist, daß der bei geschlossenem Ventil durch die Schließbewegung des Hauptkolbens (29) bewirkte Druckabfall durch den Durchgang ■ ' eine Kraft erzeugt, die gleich oder größer ist.als die

von den Öffnungsfedern (35»36) zwischen den geschlossenen - . !Formenhälften (31, 32) ausgeübte Trennkraft.

2» Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 mit einem in den Hauptkolben eingreifenden, feststehenden Tauchkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (42) neben dem Vorfüllventil (52) angeordnet ist und eine Druckmittel-

·. ο verbindung zwischen dem Ventil und dem Hauptkolben (29) freiläßt. .

~ 2 609816/0770 _e , _krf90013490

_ΜΛπ,(«8»4) 14396. Wohn»* 71*· Ko^

freiläßt.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (42) mit einem Durchgang (46) versehen ist, der mit der Hochdruckquelle (99) in Verbindung steht, um eine Aufspannplatte (28)' in Schließrichtung zu "bewegen.

4. Spritzgießmaschine nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckquelle (99) auch an den Durchgang (66) im Yorfüllventil (52) angeschlossen ist.

5. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang im Torfüllventil (52) aus einer Bohrung (70) im Ventilkörper (53), mindestens einer Radialbohrung (66) im Ventilschaft (59) und einer axialen Sackbohrung (67) im Ventilschaft "besteht, die sich von der Radialbohrung bis außerhalb des Ventiltellers (61) erstreckt, wobei die Radialbohrung im Querschnitt derart bemessen ist, daß der größte Teil des Druckabfalles durch die Radialbohrung geht.

6. Spritzgießmaschine nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (53) mit einer zentralen Ventilschaftführung (55) versehen ist, in der ein an dem dem Ventilteller (61) entgegengesetzten Schaftende angeordneter Stufenkolben (60) gleitet.

7. Spritzgießmaschine nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrung (66) im Ventilschaft (59) in eine Ringnut (64) des Ventilschaftes . · einmündet, die bei geschlossenem Ventil von einer Schaftführung (66) umschlossen ist und bei geschlossenem Ventil mit der Hochdruckquelle (99) kommuniziert.

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