DE4104288C2 - Vorrichtung zur Biegekompensation an Formwerkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Durchbiegungsdifferenzen (Biegekompensation) zwischen mindestens zwei Teilen mit unterschiedlichem Biegeverhalten, insbesondere Formhälften eines Formwerkzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere beim Spritzgießverfahren ist es notwendig, das zur Herstellung eines Formartikels verwendete Formwerkzeug zu teilen, um den Formartikel nach dessen Herstellung dem Formwerkzeug entnehmen zu können.

Das Formwerkzeug weist daher in der Regel zwei Formhälften auf, die in ihrer Trennebene aufeinander aufliegen. Bei hohen Formin­ nendrücken kann es zumindest bereichsweise zu einem Abheben der Formhälften in der Trennebene kommen. Das verarbeitete Elastomer kann in den aufgeweiteten Spalt zwischen den Formhälften eindrin­ gen und es kommt zur Bildung von Formaustrieb. Aufgrund der Tatsache, daß sich Elastomere, z. B. Gummi, wie nichtnewtonsche Flüssigkeiten verhalten, deren Viskosität mit steigender Fließge­ schwindigkeit abnimmt, wird bei den hohen Fließgeschwindigkeiten im entstandenen Spalt dieser Effekt noch verstärkt. Nach dem Herausnehmen des Formartikels aus dem Formwerkzeug ist es dann in einem zusätzlichen Arbeitsschritt notwendig, den erstarrten Formaustrieb vom Formartikel wieder zu entfernen.

Das Abheben der Formhälften voneinander führt aber nicht nur zu dem beschriebenen Phänomen des Formaustriebs, sondern verursacht auch insbesondere bei Formartikeln, die in großer Anzahl in einem Formwerkzeug in einem Arbeitsgang hergestellt werden, wie z. B. O-Ringe, erhebliche Toleranzabweichungen, wobei deren Größe abhän­ gig ist von der Anordnung des einzelnen O-Rings im Formwerkzeug.

Zur Lösung des beschriebenen Problems sind in der Vergangenheit mehrfach Versuche unternommen worden, die aber keine befriedigen­ den Lösungen hervorgebracht haben. Eine bekannte Maßnahme, das Auseinanderklaffen von Formwerkzeughälften zu vermeiden oder zumindest einzuschränken, ist die besonders steife Ausgestaltung der die Formwerkzeughälften aufnehmenden Formaufspannplatten im Formträger von Spritzgießmaschinen. Zur Erhöhung der Steifigkeit weisen solche Formaufspannplatten eine entsprechend erhöhte Masse auf. Das hat zur Folge, daß beim Schließen und Öffnen der Form diese erhöhten Massen bewegt werden müssen. Dies beeinflußt nachteilig die erreichbaren Taktzeiten, die entscheidend durch die Öffnungs- bzw. Schließgeschwindigkeit der Schließeinheit bestimmt sind.

Eine weitere bekannte Maßnahme zur Erhöhung der Formsteifigkeit besteht darin, die Formhälften selbst mit geringer Steifigkeit auszubilden, also relativ nachgiebig zu gestalten, und zwischen einer Formhälfte und einer Formaufspannplatte ein hydrostatisches Druckkissen vorzusehen, das durch Einspritzung des Formartikel­ materials in einen hierfür vorgesehenen Hohlraum aufgebaut wird, und auf eine Formhälfte wirkt. Somit wird diese Formhälfte in ihrer Durchbiegung behindert und das Auseinanderklaffen der Formhälften eingeschränkt.

Weder das hydrostatische Druckkissen noch die besonders massiv ausgestalteten Formaufspannplatten erlauben eine Anpassung der Steifigkeit oder Nachgiebigkeit der Formhälften an die jeweilige Formbeschaffenheit oder die auf die Form wirkenden Kräfte. Das bedeutet, daß jede der bekannten Maßnahmen nur zum Ausgleich von Durchbiegungsdifferenzen bei bestimmten ausgewählten Formwerkzeu­ gen und konstanten Randbedingungen geeignet sind.

Aus der DE 29 26 315 A1 ist eine Vorrichtung zur Kompensation von Durchbiegungsdifferenzen (Biegekompensation) zwischen mindestens zwei Teilen mit unterschiedlichem Biegeverhalten, insbesondere Formhälften eines Formwerkzeuges, mit Kompensationsmitteln bekannt, die in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der zwei Teile mit unterschiedlichem Biegeverhalten und den auf diese Teile wirkenden Kräften in ihrer Kompensationswirkung einstellbar sind.

Bei der bekannten Vorrichtung sind statische, in ihrer Anordnung nicht veränderbare Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtungen vorgesehen, die mit hydraulischen Krafteinrichtungen zusammenwirken, welche ebenfalls in ihrer Anordnung relativ zum Formwerkzeug nicht veränderbar sind. Daher können die bei der Verwendung unterschiedlicher Formwerkzeuge oder bei der Erzeugung unterschiedlicher Forminnendrücke sich ergebenden unterschiedlichen Randbedingungen für das Durchbiegungsverhalten nicht ausreichend berücksichtigt werden, um in jedem Fall für eine ausreichende Kompensation von Durchbiegungsdifferenzen zwischen den Formhälften zu sorgen.

Aus der DE-OS 17 77 088 ist eine Plattenpreßvorrichtung bekannt, bei der das plattenförmig zu pressende Preßgut zwischen zwei druckbelasteten Arbeitsflächen angeordnet ist. Zur Kompensation der Durchbiegung der druckbelasteten Arbeitsflächen wirken Kompensationskolben über Lagerplatten auf die Arbeitsflächen. Die Kompensationskolben sind bezüglich ihrer Lage zu den Arbeitsflächen festgelegt und ermöglichen nur durch eine Änderung der Druckbeaufschlagung oder eine Änderung der wirksamen Kolbenquerschnitte eine Anpassung an die Bedingungen im Druckspalt zwischen den beiden Arbeitsflächen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Biegekompensation zum Ausgleich unterschiedlicher Durchbiegungen der Formhälften eines Formwerk­ zeuges unabhängig von der Beschaffenheit und den auf das Form­ werkzeug wirkenden Kräften ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch eine gezielt beeinflußbare Wirkung der Kompensationsmittel eine Biegekom­ pensation zu ermöglichen, die unabhängig von dem jeweils verwen­ deten Formwerkzeug, den notwendigen Formzuhaltekräften und den erforderlichen Forminnendrücken Durchbiegungsdifferenzen benach­ barter Trennflächen der Formhälften weitestgehend ausgleicht. Die Integration der erfindungsgemäßen Kompensationsmittel in den Formträger einer Spritzgießmaschine führt zu einem Formträger, der universell einsetzbar ist. Die Notwendigkeit, beim Einsatz von Formwerkzeugen mit unterschiedlichem Biegeverhalten entspre­ chend ausgeführte Formaufspannplatten zu verwenden, also beim Wechsel des Formwerkzeuges ebenfalls die Formaufspannplatten auszutauschen, entfällt. Die erfindungsgemäßen Kompensationsmit­ tel erlauben eine Anpassung an ein verändertes Biegeverhalten der Formhälften ohne den Austausch der Formaufspannplatten.

Die erfindungsgemäßen Kompen­ sationsmittel sind als Krafteinleitungseinrichtung und/oder Abstüt­ zungseinrichtung ausgeführt, die in ihrer Anordnung veränderbar sind. Indem Kraftschnittstellen zwischen den Formaufspannplatten und dem Formträger geschaffen werden, kann direkt Einfluß auf den Kraftfluß im Formträger genommen werden.

Die Krafteinleitungseinrichtung und/oder die Abstützungseinrich­ tung ist in ihrer Anordnung relativ zu den Formaufspannplatten des Formträgers veränderbar, um entsprechend der Beschaffenheit des Formwerkzeuges und den auf das Formwerkzeug wirkenden Kräften gezielt die Krafteinleitung bzw. die Abstützung so vornehmen zu können, daß die Durchbiegungsdifferenz der Formhälften soweit wie möglich ausgeglichen wird. Hierzu weist die Krafteinleitungsein­ richtung bzw. die Abstützungseinrichtung mehrere, voneinander unabhängig bewegbare Krafteinleitungselemente bzw. Abstützelemen­ te auf. Die Krafteinleitungselemente bzw. die Abstützelemente sind in einer Ebene angeordnet, die im wesentlichen zu den Trennflächen des Formwerkzeugs parallel verläuft. Bei einer senkrecht auf das Formwerkzeug wirkenden Zuhaltekraft sind so genügend Variationsmöglichkeiten geschaffen, um die Kraftein­ leitungselemente bzw. die Abstützelemente einer wirksamen Biege­ kompensation entsprechend einzusetzen.

Je nach Konfiguration der Krafteinleitungseinrichtung bzw. der Abstützungseinrichtung ist es durch Zusammen- oder Auseinander­ bewegung der Krafteinleitungselemente bzw. der Abstützelemente möglich, eine zusammenhängende Kraftübertragungsfläche zu schaf­ fen oder je nach Auflösung der Krafteinleitungseinrichtung bzw. der Abstützungseinrichtung eine mehr oder weniger diskrete Kraft­ einleitung zu ermöglichen.

Bei schlanker, also im wesentlichen einachsiger Ausdehnung des Formwerkzeugs bzw. des Formartikels ist es auch möglich, die Bewegbarkeit der Krafteinleitungselemente bzw. der Abstützelemen­ te auf eine Achse entsprechend der Ausdehnung des Formwerkzeuges bzw. des Formartikels zu begrenzen. Dadurch ist sichergestellt, daß eine möglichst große Wirksamkeit der Krafteinleitungselemente bzw. der Abstützelemente gegeben ist.

Für die Krafteinleitungseinrichtung bzw. die Abstützungseinrich­ tung sind je nach Bedarf unterschiedlich gestaltete Ausführungen vorgesehen, die einen Aufbau der Krafteinleitungseinrichtung bzw. der Abstützeinrichtung aus Ringsegmenten, Scheibensegmenten, Rechtecksegmenten, jeweils für sich genommen oder in Kombination miteinander, ermöglichen. Hierdurch kann die für den jeweiligen Einsatzzweck passende Ausführungsform gewählt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schließeinheit einer Spritzgießmaschine in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Darstellung eines idealen Durchbiegungsverhal­ tens von zwei zwischen Formaufspannplatten ange­ ordneten Formhälften eines Formwerkzeuges,

Fig. 3 die Schließeinheit gemäß Fig. 1 mit integrierten Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtungen,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung der in Fig. 3 dargestellten Schließeinrichtung entsprechend dem Schnittverlauf IV-IV,

Fig. 5 eine Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtung in Ringsegmentbauweise in zusammenbewegtem Zustand,

Fig. 6 die Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtung gemäß Fig. 5 in auseinanderbewegtem Zustand,

Fig. 7 eine Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtung in Scheibenbauweise und zusammenbewegtem Zustand,

Fig. 8 die Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtung gemäß Fig. 7 in auseinanderbewegtem Zustand,

Fig. 9 eine Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtung in Rechtecksegmentbauweise und zusammenbewegtem Zustand,

Fig. 10 die Krafteinleitungs- bzw. Abstützungseinrichtung gemäß Fig. 9 in auseinanderbewegtem Zustand.

Fig. 1 zeigt eine Schließeinheit 30 einer hier im weiteren nicht dargestellten Spritzgießmaschine. Die Schließeinheit 30 besteht im wesentlichen aus einem Formträger 31, der sowohl zur Übertragung der über einen Stempel 32 auf ein Formwerkzeug 33 wirkenden Formzuhaltekräfte, als auch zur Aufnahme der infolge der hohen Forminnendrücke in dem Formwerkzeug wirkenden Form­ trennkräfte dient.

Der Formträger 31 besteht im einzelnen aus zwei parallel zueinander angeordneten Säulen 34, 35, die zur Aufnahme einer unteren und oberen Formträgerplatte 36, 37 dienen. Die obere Formträgerplatte 36 ist längs den Säulen 34, 35 verschiebbar angeordnet und kann somit je nach Richtungssinn der über den Stempel 32 auf die Formträgerplatte 36 wirkenden Kraft auf die untere Formträgerplatte 37 zu oder von ihr weg bewegt werden. Zur Integration des aus zwei Formhälften 38 und 39 bestehenden Formwerkzeuges 33 in den Formträger 31 sind zwei Formauf­ spannplatten 40, 41 vorgesehen, wobei die obere Formauf­ spannplatte 40 zur Verbindung der oberen Formhälfte 38 mit der oberen, beweglichen Formträgerplatte 36 dient, und die untere Formaufspannplatte 41 zur Verbindung der unteren Formhälf­ te 39 mit der unteren, starren Formträgerplatte 37 bestimmt ist.

Die Arbeitsweise der dargestellten Schließeinheit 30 ist im wesentlichen durch zwei Arbeitsstellungen gekennzeichnet. In einem zusammengefahrenen Zustand der Formträgerplatten 36 und 37 liegen beide Formhälften 38, 39 aufeinander auf. In diesem Zustand wird mittels eines hier nicht näher dargestellten Ex­ truders Elastomer unter hohem Druck in das Formwerkzeug 33 eingespritzt. Um den hieraus resultierenden hohen Forminnendruck auszugleichen, werden die Formträgerplatten 36, 37 mit einer entsprechenden, über den Stempel 32 wirkenden Zuhaltekraft zusammengepreßt. Nach einer Abkühlphase wird die obere Formträ­ gerplatte 36 in eine definierte Stellung verfahren und somit die Schließeinheit 30 geöffnet. Der in dem Formwerkzeug 33 hier nicht näher dargestellte Formartikel kann dann dem Formwerk­ zeug 33 entnommen werden.

Fig. 2 zeigt ein ideales Durchbiegungsverhalten der zwei zwischen den Formaufspannplatten 40 und 41 angeordneten Formhälften 38 und 39. Hierbei ist die Lage eines Formartikels im Formwerkzeug 33 durch einen gestrichelten Umriß angedeutet. Das dargestellte Durchbiegungsverhalten ist gekennzeichnet durch ein stetiges Anschmiegen der Formhälften 38, 39 entlang ihrer Trennflächen 42, 43. Hierdurch ist es - anders als beim Auseinanderklaffen der Trennflächen infolge ungleichförmiger Durchbiegung der beiden Formhälften - nicht mehr möglich, daß sich ein Formaustrieb zwischen den beiden Formhälften 38, 39 ausbildet.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die es mittels einer in den Formträger integrierten Kraftein­ leitungseinrichtung 44 und Abstützungseinrichtungen 45 ermög­ licht, das in Fig. 2 dargestellte Durchbiegungsverhalten weitest­ gehend zu erreichen. Die Krafteinleitungseinrichtung 44 ist zwischen der oberen Formträgerplatte 36 und der oberen Formauf­ spannplatte 40 angeordnet, so daß sich die durch den Stempel 32 auf die Formträgerplatte 36 übertragene Zuhaltekraft zentral auf die Formaufspannplatte 40 und somit auf die obere Formhälfte 38 überträgt. Dem hingegen sind die Abstützungsein­ richtungen 45, wie besonders aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 ersichtlich, so angeordnet, daß sich eine mehr periphere Abstützung der Formaufspannplatte 41 und somit der unteren Formhälfte 39 gegenüber der unteren Formträgerplatte 37 ergibt. Hieraus resultiert im wesentlichen das durch die Fig. 2 dargestellte Durchbiegungsverhalten der Formhälften 38 und 39.

Die Fig. 5 bis 10 zeigen Beispiele möglicher Ausführungsformen der Krafteinleitungseinrichtung 44 bzw. der Abstützungseinrich­ tungen 45. Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Segmentring 46, der aus einzelnen Ringsegmenten 47, 48, 49 und 50 zusammengesetzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Ring­ segmente 47, 48 und 49, 50 über einen Spindeltrieb 51 miteinander verbunden, so daß je nach Stellung des Spindeltriebs eine zusammenbewegte Anordnung der Ringsegmente 47-50 zu einem geschlossenen Segmentring 46 oder eine auseinander bewegte Anordnung der Ringsegmente 47-50 zur Bildung eines unterbrochenen Segmentrings 46 möglich ist. Da der Segmentring 46 sowohl zur Bildung einer Krafteinleitungseinrichtung 44 als auch einer Abstützungseinrichtung 45 verwendbar ist, ist beispielsweise die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Konfigura­ tion der Krafteinleitungseinrichtung 44 bzw. der Abstützungs­ einrichtung 45 durch die Verwendung eines geschlossenen Seg­ mentrings 46 (Fig. 5) als Krafteinleitungseinrichtung 44 und die Verwendung eines unterbrochenen Segmentrings 46 (Fig. 6) als Abstützungseinrichtung 45 möglich. Natürlich ist es auch möglich, zur Bildung der in Fig. 4 dargestellten Kraftabstützung vier zusammenbewegte Absützungseinrichtungen 45, jeweils in den Eckbereichen der unteren Formaufspannplatte 41 anzuordnen.

Die Fig. 7,8 zeigen als weitere Ausführungsform einer Kraft­ einleitungseinrichtung 44 bzw. einer Abstützungseinrichtung 45 eine Segmentscheibe 52, die aus einzelnen Scheibensegmente 53, 54, 55 und 56 zusammengesetzt ist. Fig. 7 zeigt die Segment­ scheibe 52 mit zusammenbewegten Scheibensegmenten 53-56, wohingegen Fig. 8 die Möglichkeit darstellt, die Scheibensegmente 53-56 zur Erzeugung einer unterbrochenen Segmentscheibe 52 auseinander zu bewegen. Auch hier können wieder Spindeltriebe 51 zur Relativverstellung der Scheibensegmente 53-56 eingesetzt werden. Natürlich ist hier wie im vorherigen Ausführungsbeispiel auch die Möglichkeit gegeben, beliebige andere, bekannte Ver­ stellmechanismen einzusetzen.

Die Fig. 9 und 10 zeigen schließlich als weitere Möglichkeit der Gestaltung einer Krafteinleitungseinrichtung 44 bzw. einer Abstützungseinrichtung 45 den Aufbau derselben aus einzelnen Rechtecksegmenten 57, 58, 59 und 60 zur Bildung eines Segment­ quaders 61. Auch hier ist wieder die Möglichkeit gegeben, gemäß Fig. 9, die einzelnen Rechtecksegmente 57-60 in zusammen­ bewegtem Zustand oder, gemäß Fig. 10, in auseinanderbewegtem Zustand einzusetzen.

Natürlich besteht auch die hier nicht näher dargestellte Möglich­ keit der Kombination von Ringsegmenten 47-50, Scheibensegmen­ ten 53-56 und Rechtecksegmenten 57-60 zur Bildung einer entsprechend zusammengesetzten Krafteinleitungseinrichtung 44 bzw. Abstützungseinrichtung 45.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Kompensation von Durchbiegungsdifferenzen (Biegekompensation) zwischen mindestens zwei Teilen mit un­ terschiedlichem Biegeverhalten, insbesondere Formhälften eines Formwerkzeuges, mit Kompensationsmitteln (44, 45, 62, 65), die in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der zwei Teile mit unterschiedlichem Biegeverhalten (33) und den auf diese Teile wirkenden Kräften in ihrer Kompensationswirkung einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel als Krafteinleitungseinrichtung (44, 46, 52, 61) und/oder Abstützungseinrichtung (45, 46, 52, 61) ausgeführt sind, die in ihrer Anordnung veränderbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungseinrichtung (44, 46, 52, 61) bzw. die Abstützungseinrichtung (45, 46, 52, 61) mehrere, vorzugsweise voneinander unabhängig und in einer im wesentlichen zu den Trennflächen (42, 43) der nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (33) parallelen Krafteinleitungsebene bewegbare Krafteinleitungselemente bzw. Abstützelemente (47-50, 53-56, 57- 60) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungseinrichtung (44, 46, 52, 61) bzw. die Abstützungseinrichtung (45, 46, 52, 61) in zusammenbewegtem Zustand der Krafteinleitungselemente bzw. der Abstützelemente (47-50, 53-56, 57-60) eine zusammenhängende Kraftübertragungsfläche bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungseinrichtung (44, 46, 52, 61) bzw. die Abstützungseinrichtung (45, 46, 52, 61) in einem auseinanderbewegten Zustand der Krafteinleitungselemente bzw. der Abstützelemente (47-50, 53-56, 57-60) eine je nach Ausdehnung der Krafteinleitungselemente bzw. der Abstützelemente (47-50, 53-56, 57-60) in der Krafteinleitungsebene mehr oder weniger diskrete Krafteinleitungssorte bildet.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei schlanker, also im wesentlichen einachsiger Ausdehnung der nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (33) bzw. eines mit diesen Teilen (33) herzustellenden Artikels die Bewegbarkeit der Krafteinleitungselemente bzw. der Abstützelemente (47-50, 53-56, 57-60) auf eine Achse entsprechend der Ausdehnung des Formwerkzeugs (33) bzw. des Formartikels begrenzt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungseinrichtung (44, 46, 52, 61) bzw. die Abstützungseinrichtung (45, 46, 52, 61) aus mehreren, vorzugsweise vier, einen Segmentring (46) bildenden Ringsegmenten (47-50) zusammengesetzt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, daß die Krafteinleitungseinrichtung bzw. die Abstützungseinrichtung aus mehreren, vorzugsweise vier, eine vorzugsweise runde Segmentscheibe (52) bildenden Scheibensegmenten (53- 56) zusammengesetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungseinrichtung bzw. die Abstützungseinrichtung aus mehreren, vorzugsweise vier, einen Segmentquader (61) bildenden Rechtecksegmenten (57-60) zusammengesetzt ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungseinrichtung (44, 46, 52, 61) bzw. die Abstützungseinrichtung (45, 46, 52, 61) durch eine beliebige Kombination von Scheibensegmenten (53-56), Rechtecksegmenten (57- 60) und Ringsegmenten (47-50) zusammensetzbar ist.