DE4308962C2 - Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine ist beispielsweise aus dem DE 92 12 480 U1 bekannt. Bei dieser Spritzgießmaschine sind Abstützplatte und Formträgerplatte gelenkig mit einem gußeisernen Maschinenfuß verbunden, der die während des Schließens auftretende Schließkraft und die während des Einspritzens auftretende Auftriebskraft zwischen der Abstützplatte und der Formaufspannplatte ableitet. Um Ausweich­ bewegungen der Formplatten wie dem "Kirschsteineffekt" zu entgehen und um eine ausreichende Formparallelität zu erreichen, sind einer­ seits die Formaufspannplatte und die Abstützplatte gelenkig und kippbar mit dem Maschinenfuß verbunden. Andererseits sind Führungen für den beweglichen Formträger vorgesehen, um diesen insbesondere bei exzentrischer Belastung beispielsweise durch außermittige Form­ hohlräume parallel zur anderen Formhälfte zu führen. Es wird das Prinzip verfolgt, den Maschinenfuß so steif auszubilden, daß er sich unter den entstehenden Kräften nur minimal verformt und im übrigen die verbleibenden Verformungen durch die gelenkige Lagerung von Formträgerplatte und Abstützplatte von der Form fernzuhalten. Aller­ dings treten bei der Herstellung des gußeisernen Maschinenfußes aufgrund der Größe des Gußkörpers Schwierigkeiten durch Lunker auf. Da die stationäre Formträgerplatte dabei nur am Maschinenfuß gelenkig angelenkt ist, läßt sich ein Düsennullpunkt aufgrund der beim Schließvorgang auftretenden Kräfte nicht reproduzierbar einstellen.

Aus der EP 03 11 133 B1 ist eine weitere Spritzgießmaschine bekannt, bei der Maschinenfuß, Abstützplatte und stationäre Formträgerplatte einstückig ausgebildet sind. Um eine Formparallelität zu erreichen, ist der bewegliche Formträger gelenkig gelagert. Kräfte werden über den starren, gußeisernen Maschinenfuß aufgenommen. Bei dieser Anordnung kann es jedoch zu einem Aufklaffen im oberen Werk­ zeugbereich kommen.

Zur Führung eines beweglichen Formträgers auf einer Spritzgießma­ schine ist es aus der DE 31 40 741 C2 bekannt, Stützelemente am Form­ träger vorzusehen, die mit horizontalen und vertikalen Schenkeln an horizontalen und vertikalen Laufflächen einer Schiene am Maschinenfuß aufliegen. Der Formträger ist dabei im übrigen an Holmen geführt, die durch die Abstützung entlastet werden.

In der nachveröffentlichten EP 05 54 068 A1 wird ein Verformungselement vorgesehen, das sich verformen kann, ohne daß im wesentlichen von den Bewegungs- und Spritzkräften hervorgerufene Spannungen in den Maschinenfuß abgeleitet werden. Das Verformungselement bildet mit den weiteren Teilen der Formschließeinheit einen geschlossenen Kraftrahmen und kann den jeweiligen Einsatzbedingungen optimal angepaßt werden. Die Verformungen haben nahezu keinen Einfluß auf die Lage der festen Aufspannplatte. Am Maschinenfuß angeschraubte Peripheriegeräte, wie Handling- und Entnahmeeinrichtungen werden von den Verformungen nicht beeinflußt, so daß eine exakte Ansteuerung von Ablagepunkten reproduzierbar möglich ist. Auch der horizontale Düsennullpunkt bleibt selbst bei maximaler Zuhaltekraft bei Null stehen, da der Düsennullpunkt durch die starre Verbindung zwischen der festen Aufspannplatte und dem Maschinenfuß festgelegt ist. Es wird also das Prinzip verfolgt, die Verformungen über ein Verformungselement abzuleiten, das auf weitere Teile der Maschine keinen Einfluß hat, während die Schließkräfte ungehindert in Schließrichtung aufgebracht werden. Aufgrund der abgekoppelten Verformungen ist ein sicheres Schließen des Spritzgießwerkzeuges über den gesamten Einspritzvorgang gewährleistet. Auf Holme kann teilweise ganz verzichtet werden, wodurch ein besserer Zugang zum Spritzwerkzeug und kürzere Umrüstzeiten zu verwirklichen sind. Allerdings sind bei dieser Vorrichtung die Lagerpunkte für das Verformungselement unmittelbar am stationären Formträger und an einem Abstützelement angeformt. Sie gleiten dabei in Augen des Verformungselements. Dadurch ergeben sich einerseits Schwierigkeiten hinsichtlich der Einstellung der Formparallelität, andererseits aber treten im Laufe der Lebensdauer der Maschine Verschleiße an den Gelenken auf, die einen vollständigen Austausch von Formträger und Verformungselement erforderlich machen.

Aus der AT-PS 372 333 ist ferner eine kunststoffverarbeitende Maschine bekannt, bei der an einem C-förmigen Bügel beide Formträger beweglich angelenkt sind. Durch die Anlenkung der Formträger können die Verformungskräfte, die beim Zuhalten der Gießform auftreten, zwar über das Verformungselement abgeleitet werden, jedoch läßt sich aufgrund der beweglichen Lagerung beider Formträger kein exakter Düsenanlagepunkt reproduzierbar herstellen, so daß diese Vorrichtung den an eine Kunststoff-Spritzgießmaschine zu stellenden Anforderungen nicht genügt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß die an der Formschließeinheit auftretenden Verformungen auch nach langer Betriebszeit noch ohne Einfluß auf den Maschinenfuß abgeleitet werden, ohne die Formparallelität zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch werden jetzt nicht mehr nur die Verformungen außerhalb der Hauptbestandteile der Formschließeinheit abgeleitet und aufgenommen, wodurch eine auf Druck beanspruchte formschlüssige Verbindung zwischen den Teilen entsteht, die einen sicheren Aufbau der Schließkraft gewährleistet, sondern durch die lösbare Befestigung der Gelenkteile und die Anordnung der Gelenke läßt sich die Formparallelität leicht ein- und nachjustieren. Durch die Anordnung der Gelenke wird dabei sowohl die Biegebeanspruchung der Formträger reduziert, was eine geringere Dimensionierung der Formträger erlaubt und somit zur Bauhöhenreduzierung beiträgt. Bei Verschleiß können die Gelenke für sich leicht ausgetauscht werden, ohne daß gleichzeitig nahezu die gesamte Formschließeinheit ausgetauscht werden muß. Die lösbare Befestigung der Gelenke schafft aber auch die baulichen Voraussetzungen für eine leichte Veränderbarkeit der Formaufspannmaße. Gerade im asiatischen Raum ist es aufgrund des dortigen Werkzeugbaus oft erforderlich, das Formaufspannmaß zu verringern, was nunmehr durch Unterlegstücke im Bereich der Gelenke leicht zu verwirklichen ist.

Das Verformungselement Bügel kann gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 beliebig an der Maschine angeordnet werden, so daß Kundenwünschen entsprochen werden kann, wenn beispielsweise ein kleinerer oder grö­ ßerer Maschinenfuß gewünscht ist oder das Verformungselement im Be­ reich des Maschinenfußes störend ist.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Formschließeinheit der Spritzgieß­ maschine,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Formschließeinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 4, 5 Schnitte gemäß den Linien 4-4, 5-5 von Fig. 1,

Fig. 6 ein Verformungsbild der Spritzgießmaschine in einer An­ sicht gemäß Fig. 1,

Fig. 7, 8 Darstellungen der Spritzgießmaschine in Ansichten gemäß Fig. 1, 2 eines weiteren Ausführungsbeispieles,

Fig. 9-13 Darstellungen einer dritten Ausführungsform in Ansich­ ten gemäß den Fig. 1-5 mit einem veränderten Verfor­ mungselement,

Fig. 14 ein Verformungsbild der Spritzgießmaschine in einer Ansicht gemäß Fig. 9,

Fig. 15, 16 Seitenansicht und teilweise geschnittenen Draufsicht der gelenkigen Lagerung im dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 17 eine Darstellung gemäß Fig. 1 einer vierten Ausführung­ form,

Fig. 18 die Spritzgießmaschine in einer Ansicht gemäß Fig. 1 in einer fünften Ausführungsform mit einem Schwenkrahmen.

Allen fünf Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß auf einem Maschinenfuß 10 oder einem Teil davon wie z. B. einem Schwenkrahmen 29 ein stationärer Formträger 11 und ein beweglicher Formträger 12 angeordnet ist. Für die Bewegung des beweglichen Formträgers 12 ist ein Schließmechanismus S vorgesehen, der auf einer Abstützplatte 13 angeordnet ist. Die Abstützplatte 13 ist mit dem stationären Formträger über wenigstens ein Kraftübertragungselement beweglich verbunden, das im wesentlichen die bei geschlossener Gießform 31 auftretenden Schließ- und Spritzkräfte aufnimmt. Der bewegliche Formträger 11 bewegt sich entlang einer Bewegungsbahn, vorzugsweise auf Führungen 15, 22.

Das Kraftübertragungselement überträgt nicht nur die Kräfte, sondern ist als gesondertes, durch die Kräfte verformbares, Verformungselement und in den Ausführungsbeispielen als Bügel 14 ausgebildet. Die Bügelform ermöglicht zwar den leichten Zugang zum Formspannraum, jedoch sind auch andere Formen möglich. Der stationäre formträger 11 ist über Befestigungselemente 23 am Maschinenfuß befestigt. Demgegenüber sind sämtliche anderen Teile der Formschließeinheit, also insbesondere der bewegliche Formträger und die Abstützplatte gegenüber dem Maschinenfuß beweglich. In den Figuren erkennt man, daß die Abstützplatte lediglich an der Schiene 22 oder der Führungsschiene 15 beweglich gepratzt ist und gegenüber dem Maschinenfuß längs der Schließrichtung beweglich ist. Werden Kräfte aufgebracht, so nehmen diese keinen Einfluß auf den Maschinenfuß, da es im wesentlichen nach Ableitung der sonstigen Verformungen nur noch zu einer vom Maschinenfuß unabhängigen Axialbewegung in Schließrichtung kommt.

Aus einem Vergleich der Fig. 1 und 6 oder 9 und 14 ist ersichtlich, daß durch das Verformungselement 14 eine Entkopplung der Verformungen von den in Schließrichtung wirkenden Axialkräften möglich wird. Dazu ist das Verformungselement frei aufgehängt und mit der Abstützplatte 13 und dem stationären Formträger 11 gelenkig verbunden. Das Verformungselement wird durch zwei C-förmige Bügel 14 gebildet, wodurch die Einspritzöffnung E freigehalten ist. Die Anlenkung des Bügels am stationären Formträger und der Abstützplatte 13 erfolgt über Lagerelemente.

In den ersten beiden Ausführungsbeispielen ist der C-förmige Bügel 14 an Anformungen 11c, 13c von stationärem Formträger und Abstützplatte 13 angelenkt. In einer Ausnehmung der Anformung 11c ist der Bolzen 17 gelagert, der ein Auge 14d des Bügels 14 durchgreift. Auf der anderen Seite ist der Bügel 14 über Bolzen 16 mit der Anformung 13c der Zylinderplatte verbunden, wobei der Anlenkungspunkt zwischen Zylinderplatte 13 und beweglichem Formträger 12 angeordnet ist.

Im dritten und vierten Ausführungsbeispiel werden Bolzen 17 und 18 vorgesehen, die als Teile eines Lagers durch Schrauben 25 am stationären Formträger 11 oder an der Abstützplatte 13 befestigt sind (Fig. 15, 16). Die Bolzen stehen über ein Gleitlager 28 mit einem Lagerbock 27 in Verbindung, der mit Schrauben 26 am Bügel 14 befestigt ist. Dadurch lassen sich die Kräfte momentenfrei übertragen.

Im letzten Ausführungsbeispiel sind Bolzen 17 und 18 so angeordnet, daß sie beim Formschluß formschlüssig zwischen stationärem Formträger 11 und Bügel 14 bzw. Abstützplatte 13 und Bügel 14 aufgenommen sind. Der Anlenkungspunkt im Bereich der Abstützplatte 13 ist auf der vom beweglichen Formträger 12 abgewandten Seite der Abstützplatte angeordnet. In Fig. 18 ist zu erkennen, daß die Bolzen 17, 18 in Ausnehmungen 11a, 13a, 14a des Bügels 14, des stationären Formträgers 11 und der Abstützplatte 13 gelagert sind. Sie werden senkrecht zu ihrer Achse von weiteren Lagerbolzen 19 durchgriffen, die in Bohrungen 11b, 13b, 14b von Bügel 14, stationärem Formträger 11 oder Abstützplatte 13 eintauchen. Beim Formschluß gelangen die Lagerbolzen 19 gegen die Kraft von Federn 20 in die Bohrungen 11b, 13b von stationärem Formträger und Abstützplatte 13. Diese Anordnung unterstützt die Überwindung der Entformkräfte, führt jedoch auch zu Reibkräften, die die Abkopplung von den Verformungen erschweren. Die unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten des Bügels schaffen eine vom Stand der Technik unerreichte Anpassungsfähigkeit an Kundenwünsche z. B. hinsichtlich unterschiedlicher Werkzeugeinbaumaße, wenn z. B. der Bügel vor oder hinter der Abstützplatte angelenkt wird.

Während im ersten Ausführungsbeispiel der Bügel 14 außerhalb des Maschinenfußes 10 angeordnet ist (Fig. 2), was zu einem verhältnismäßig schmalen Maschinenfuß führt, ist im zweiten Ausführungsbeispiel der Bügel 14 innerhalb des Maschinenfußes und auch innerhalb der Führungsschienen 15 angeordnet. Um den beweglichen Formträger dennoch auf den Führungsschienen zu führen, besitzt der bewegliche Formträger 12 Anformungen 12b, die den Bügel übergreifen, um den beweglichen Formträger auf dem Maschinenfuß 10 zu bewegen. Ein Vergleich der Fig. 2 und 8 macht deutlich, daß aufgrund der innen liegenden Anordnung des Bügels ein breiterer Maschinenfuß erforderlich ist, der bessere Aufnahmemöglichkeiten für Bauteile der Maschine bietet. Im dritten und vierten Ausführungsbeispiel ist hingegen die Anordnung der Bügel 14 quer zur Spritzachse identisch, jedoch ist im vierten Ausführungsbeispiel (Fig. 17) der Bügel 14 weitgehend oberhalb der Spritzachse s-s angeordnet ist und die Spritzgießmaschine nach oben abschließt. Dies macht auch deutlich, daß die gesamte Formschließeinheit von der Anordnung des Bügels unabhängig ist, was ihr eine Vielfalt von Einsatzmöglichkeiten eröffnet. Problemlos kann nämlich die Formschließeinheit nach dem letzten Ausführungsbeispiel um einen Schwenkbolzen 30 mitsamt einen Schwenkrahmen 29 in eine vertikale Stellung überführt werden, da das Verformungselement vom Maschinenfuß oder einem Teil davon wie dem Schwenkrahmen unabhängig ist (Fig. 18). Abweichend von den Ausführungsbeispielen können auch mehrere Bügel gleichzeitig innerhalb, außerhalb und/oder auf dem Maschinenfuß angeordnet werden, um z. B. größere Kräfte übertragen zu können.

Um eine Formparallelität zu gewährleisten, ist der bewegliche Formträger auf Führungen der Bewegungsbahn am Maschinenfuß 10 geführt. In den ersten beiden Ausführungsbeispielen handelt es sich dabei um zwei Führungsschienen 15, die auf dem Lager 15a angeordnet sind und auf denen der bewegliche Formträger 12 durch Gleitschuhe 12a gegen Abheben gesichert ist. In den letzten drei Ausführungsbeispielen wird ein bekanntes Führungssystem verwendet. Nach dem fünften Ausführungsbeispiel (Fig. 18) sind trotz des Verformungselementes Bügel 14 noch Führungsstangen 21 vorgesehen, die am stationären Formträger 11 und an der Abstützplatte 13 gelagert sind. Sie befinden sich in einem Raum, der nach beiden Seiten durch den Bügel 14 abgeschlossen ist, so daß sie kein zusätzliches Hindernis im Formspannraum F darstellen. Sie liegen also in einem Bereich, der durch die vertikale Abmessung des Schenkels 14c des Bügels vorgegeben ist. Die eigentliche Abstützung des beweglichen Formträgers erfolgt über Stützelemente 12c, die an einer horizontalen 22a und einer vertikalen Lauffläche 22b einer Schiene 22 am Maschinenfuß 10 geführt sind. Im dritten und vierten Ausführungsbeispiel wird auf die Führungsstangen 21 verzichtet.

Claims (9)

1. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine mit einem Maschinenfuß (10), einem mit dem Maschinenfuß oder einem Teil davon fest verbundenen, stationären (11) und einem beweglichen Formträger (12) sowie mit einer, einen Schließmechanismus (S) für die Bewegung des beweglichen Formträgers (12) tragenden Abstützplatte (13), die mit dem stationären Formträger (11) über wenigstens ein Kraftübertragungselement gelenkig verbunden ist, das im wesentlichen die bei geschlossener Gießform (31) auftretenden Kräfte aufnimmt, sowie mit einer Bewegungsbahn für den beweglichen Formträger, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement als ge­ sondertes, durch die Kräfte verformbares Verformungselement (Bügel 14) ausgebildet ist, und daß die Abstützplatte (13) am Maschinenfuß (10) in Schließrichtung beweglich gelagert ist, wobei Bolzen (17, 18) lösbar an der Abstützplatte (13) bzw. am stationären Formträger (11) befestigt sind und mit einem lösbar am Bügel (14) befestigten Lagerbock (27) Lager bilden.

2. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (17, 18) in Ausnehmungen (11a, 13a, 14a) des Bügels (14) und des stationären Formträgers (11) oder der Abstützplatte (13) gelagert ist und von senkrecht zur Bolzenachse stehenden weiteren Lagerbolzen (19) durchgriffen ist, die in Bohrungen (11b, 13b, 14b) von Bügel (14) und stationärem Formträger (11) oder Abstützplatte (13) eintauchen.

3. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Bolzen (19) gegen die Kraft von Federn (20) beim Formschluß in Bohrungen (11b, 13b) von Formträger (11) und Abstützplatte (13) eintauchen.

4. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bügel (14) außerhalb des Maschinen­ fußes (10) angeordnet ist.

5. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bügel (14) innerhalb des Maschinenfußes (10) angeordnet ist und Anformungen (12b) des beweglichen Formträgers (12), die Führungselemente für die Führung auf der Bewegungsbahn auf dem Maschinenfuß (10) tragen, den Bügel (14) senkrecht zur Spritzachse (s-s) übergreifen.

6. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bügel (14) im wesentlichen oberhalb der Spritz­ achse (s-s) angeordnet ist und die Spritzgießmaschine nach oben abschließt.

7. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Formträger (12) an Führungsstangen (21) geführt ist, die am stationären Formträger (11) und an der Abstützplatte (13) gelagert sind und die zumindest im Bereich des Formspannraumes (F) in einem Raum liegen, der durch die vertikale Abmessung des Schenkels (14c) des Bügels (14) in diesem Bereich vorgegeben ist.

8. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Formträger (12) über Stützelemente (12c) an einer horizontalen (22a) und einer vertikalen Lauffläche (22b) einer Schiene (22) am Maschinenfuß (10) geführt ist.

9. Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschließeinheit mitsamt Bügel (14) auf einem Schwenkrahmen (29) verschwenkbar angeordnet ist.