WO2007041881A1

WO2007041881A1 - Verfahren für das formschliessen einer spritzgiessmaschine sowie formschluss

Info

Publication number: WO2007041881A1
Application number: PCT/CH2006/000548
Authority: WO
Inventors: Robert Weinmann; Placi Wenzin; Pier Fulvio Colombo
Original assignee: Netstal-Maschinen Ag
Priority date: 2005-10-08
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2007-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für das Schliessen der Formen (11, 12) bei einer Spritzgiessmaschine über einen Kniehebelmechanismus (5). Dabei wird vorgeschlagen, den ganzen Kniehebelmechanismus (5) mit einem Hydraulikzylinder (31) in der Maschine zwischen der Antriebsstützplatte (1) sowie der beweglichen Werkzeugaufspannplatte (2) anzuordnen. Der Hydraulikzylinder (31) ist über eine Kolbenstange (32) mit der Antriebsstützplatte (2) verbunden und greift an einem Kreuzkopf (20) des Kniehebemechanismus (5) zentral an.

Description

Verfahren für das Formschliessen einer Spritzgiessmasehine sowie Formsehluss

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das FormsGhliessen einer Spritzgiessmasehine über einen KniehebelmeGrianiβmuβ, welche eine Antfiebsstützplatte und eine ein erstes Formteil tragende Gegenplatte, ferner eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte für ein zweites Formteil und einen zwischen der Antriebsstützplatte sowie der Wefkzeügäufspännplätte angeordneten Kήiehebel- antrieb^" aufweist. Die Erfindung^' betrifft ferner einen Fofrnschlüss für eine^" Spritzgiessmaschine mit eine? ein erstes Formteil tragenden Gegeήplatte, ferner .eine Antrrebsstützpfatte^", einen .Kniehebelmechanismus mit Kreuzkopf sowie einen Kn^'iettebeläή^'trieb, tfrή^" die Kniehebel fn eine gestreckte sowie fn eine zurückgezogene^" Stellung zu .bfingen^", .wobei .der Kniehebefmechanisrήüs und tief Kniehe^'belantffe^'b auf der Maschineninnenseite zwischen der Antftebsstütz^'platte und einer beweglichen Werkzeugaαfspannpfatte^" für ein zweites Jpormterf angeordnet ist.

Starfd ύet Technik

Neben^" dem^' Emspfitzaggregat und den Föϊm^'e^'ή bzw. dem Werkzeug ϊs^'t der Formschtuss .die .wichtigste^" Baugruppe^" .efner Spritzgiejssmaschine^". An .den FormschfusS Wird die^' Grcrnd-fördefüήg gestellt, däss die zum^' Teil sehr schweren .Formhälften so rasch wie^" möglich von^' .eine? offenen^" in^" eine geschlossene -Steif üJϊg. ltfϊd füt. jäte .Spfitzteileentnähme umgekehrt von de? geschlö^'ssenen

Bestätigungskopϊβ Stellung in die offene gebracht werden. Die Formhälften müssen nicht nur mit hoher Präzision in die Spritzposition gebracht, sondern auch bei den hohen Schmelzedrücken von beispielsweise 1000 bis 2000 bar gehalten werden. Ueber Jahrzehnte haben sich Kniehebel und Exzenterantriebe bewährt. Diese erlauben, die Formbewegung mit geringer Kraft rasch durchzuführen und in der Null- bzw. Totpunktlage maximale Kräfte für den Formschluss aufzubringen. Im Stand der Technik wird der Kniehebelmechanismus zwischen der Antriebsstützplatte und der beweglichen Werkzeugaufspannplatte und der Antrieb für den Kniehebelmechanismus auf der äusseren Seite der Antriebsstützplatte angeordnet. Damit sind alle bewegten Teile des Formschlusses gut zugänglich. Die Energieversorgung, sei es als Hydraulik oder als Strom, liegt aussen und die Kniehebel mit allen Lagerstellen innen an der Maschine. Nachteilig bei dieser Disposition ist vor allem die für den Kniehebelantrieb benötigte Länge, welche sich direkt als entsprechende Verlängerung der ganzen Maschine auswirkt. Das Mass der Verlängerung kann ohne weiteres einen Meter ausmachen, sodass die Maschine entsprechend mehr Grundfläche beansprucht.

In jüngerer Zeit wird verschiedentlich, teils mit Erfolg, der Kniehebelmechanismus zusammen mit dem Kniehebelantrieb in Kompaktbauweise zwischen der Antriebsstützplatte sowie der beweglichen Werkzeugaufspannplatte angeordnet. Die Maschine kann dadurch kürzer gebaut werden. Die EP 456 335 zeigt eine solche Vorrichtung zum Schliessen von Formen. Es wird bei dieser Druckschrift ausgegangen von einer Spritzgiessmaschine mit einer feststehenden Endplatte mit einer, über einen Kniehebelmechanismus auf Holmen verfahrbaren Werkzeugaufspannplatte. Die Kniehebel sind als Doppelkniehebel ausgebildet und zwischen der feststehenden Endplatte und der Werkzeugaufspannplatte parallel zur Maschinenhauptachse angeordnet. Es wird dazu vorgeschlagen, zwei Kolben-Zylinder-Einheiten einerseits mit der feststehenden Endplatte und andererseits mit einem einzigen Kreuzkopf formschlüssig mit den Doppelkniehebeln zu verbinden. Der Kreuzkopf wird als Rahmenkonstruktion ausgeführt. Der Kreuzkopf ist über Führungsstangen, welche an der feststehenden Endplatte befestigt sind, für eine Bewegung parallel zur Maschinenhauptachse geführt. In Ergänzung dazu wird altemativ vorgeschlagen, den Kreuzkopf über Führungslager auf mindestens zwei Holmen verschiebbar zu lagern. Der Bewegungsablauf der Doppelkniehebel ist durch die doppelte Führung des Kreuzkopfes, abgesehen von Toleranzfehlem des ganzen Maschinenaufbaus, allfälligen Verformungen sowie Lagerspielen, exakt definiert. Die Lösung hat sich in der Praxis bewährt. Nachteilig ist der relativ grosse Aufwand für die mehrfache Kreuzkopfführung. Die Zugänglichkeit des ganzen Raumes zwischen der feststehenden Endplatte und der fahrbaren Werkzeugaufspannplatte ist beeinträchtigt.

Die JP 6-91714 schlägt eine sinngemässe Lösung vor, allerdings ohne eine direkte Führung des Kreuzkopfes. Wie bei der EP 456 335 wird der Kreuzkopf über zwei Kolben-Zylinder-Einheiten angetrieben. Die Kreuzkopfführung wird durch zwei Zylinder sichergestellt, indem diese in der beweglichen Werkzeugaufspannplatte, zumindest in der verriegelten Position, geführt werden.

Die OS 29 23910 zeigt eine hydraulisch angetriebene Kniehebelpresse, bei der zur Verkürzung der Baulänge sowohl der Kniehebelmechanismus wie auch der Kniehebelantrieb auf der Maschineninnenseite angeordnet sind. Die Bewegung der beweglichen Formträgerplatte wird zweistufig durch drei Hydraulikzylinder sichergestellt. Ein Zylinder wird für den Verriegelungshub und zwei Zylinder werden als Fahrzylinder für die bewegliche Formplatte eingesetzt. Die bewegliche Formplatte wird mittels vier Holmen geführt. Der Kreuzkopf hat neben den drei Zylindern keine gesonderte Führung. Dargestellt wird eine vertikale Presse. Die beiden Funktionen Verriegeln und Verfahren der beweglichen Werkzeugaufspannplatte sind antriebsmässig vollständig getrennt. Der Verriegelungszylinder wird mittels des Fahrzylinders mitgeschleppt. Erst für das letzte Wegstück vor und nach dem Formschluss wird die Kraft von dem Verriegelungszylinder aufgebracht.

Die USPS 6 004 490 geht noch einen Schritt weiter und schlägt zusätzliche Ausgleichszylinder vor, unter anderem als Ausgleich für Lagefehler. Der Kreuzkopf wird mit zwei aussenliegenden elektromotorischen Antrieben bewegt. - A -

Fehleinstellungen bzw. Lagefehler, beispielsweise infolge von falsch eingestellten Antriebszahnriemen oder Steigungsfehler der Spindel, werden mit den zusätzlichen ^' Ausgleichszylindern korrigiert. Ein zentrales Problem beim vollständigen Innenliegen eines kompakten Kniehebelmechanismus mitsamt dem Kniehebelantrieb ist die Führungsfunktion.

Der neuen Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, nach Lösungen zu suchen, bei welchen

. eine bestmögliche Zugänglichkeit sowie Nutzung des Raumes zwischen der Antriebsstützplatte und der beweglichen Werkzeugaufspannplatte gewährleistet wird, ferner

. eine minimale Anzahl Komponenten für den Kniehebelmechanismus sowie den Kniehebelantrieb und eine maximale Kompaktheit in zurückgezogener Stellung erreicht und

. eine Ueberbestimmtheit der Führungen des Kreuzkopfes bzw. des Kniehebelmechanismus vermieden wird.

Darstellung der Erfindung

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebelantrieb einerseits an der Antriebsstützplatte und andererseits an einem Kreuzkopf des Kniehebelmechanismus zentral angreift.

Der erfindungsgemässe Formschluss ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebelantrieb im zentralen Bereich bezüglich des Kreuzkopfes und der Antriebsstützplatte bzw. der beweglichen Werkzeugaufspannplatte angeordnet ist.

Von den Erfindern ist erkannt worden, dass ein innenliegender Kniehebelmechanismus mitsamt dem Antrieb mit einem zentralen Kraftangriff durch den Antrieb die Aufgabe besser löst. Werden die Antriebskräfte ausserhalb des zentralen Bereiches der Formteilbewegungsachse angeordnet, ist die Gefahr eines ungleichen Kraftflusses auf die Spritzgiessformen erhöht, und damit wird die Führung des Kreuzkopfes zu einem echten Problem. Mit der neuen Lösung konnte in Bezug auf die Lösungen des Standes der Technik die Ueberbestimmtheit der Kreuzkopflagerung ausgeschaltet werden. Mit dem zentralen Kraftangriff durch den Kniehebelantrieb entsteht ein doppelter Vorteil. Im Stand der Technik wurde übersehen, dass für den Formschluss zwei Zustände unterschieden werden müssen:

. Der erste Zustand ist die Phase der Fahrbewegung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte. Mit dem zentralen Kraftangriff durch den Kniehebelantrieb wird vermieden, dass mögliche Seitenkräfte eingeleitet werden.

• Der zweite Zustand ist die Phase der Verriegelung bzw. des grossen Kraftaufbaus und des Kraftabbaues. In dieser Phase entsteht ein Paket, bestehend aus der Gegenplatte sowie der beweglichen Werkzeugaufspannplatte und den beiden zusammengepressten Formhälften bzw. dem Werkzeug. In diesem Zustand können spielfrei ausgebildete Kreuzkopfführungen insofern nachteilig sein, als durch die Verformungen einzelner Maschinenteile grossere örtliche Lastspitzen auftreten. Solche Belastungen können wegen der zuvor erwähnten Unbestimmbarkeit zweier oder mehrerer Führungen langfristig zu Schäden, insbesondere zu Lagerschäden führen.

Die neue Lösung gestattet eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen. Es wird dazu auf die Ansprüche 2 bis 6 sowie 8 bis 26 Bezug genommen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Kniehebelmechanismus über den Kreuzkopf hydraulisch angetrieben, wobei die Kreuzkopfführung während der Formbewegung einerseits über die Kolbenstange und die Antriebsträgerplatte und andererseits über die bewegliche Werkzeugaufspannplatte sichergestellt wird. Es wird auf eine direkte Führung des Kreuzkopfes verzichtet. Als Ersatz wird der ganze Kniehebelmechanismus auf die Platten, nämlich die Antriebsstützplatte einerseits sowie die bewegliche Werkzeugaufspannplatte andererseits, also weg von den Lagerstellen des Kniehebelmechanismus verlagert. Besonders bevorzugt wird die bewegliche Werkzeugaufspannplatte linear auf dem Unterteil geführt, derart, dass sie als einzigen Freiheitsgrad nur horizontal in Richtung der Formteilbewegung bewegt werden kann, sodass

. erstens die bewegliche Werkzeugaufspannplatte und . zweitens die Lage des Kniehebelmechanismus stabilisiert und - drittens asymmetrische Kräfte auf den Kniehebelantrieb weitestgehend vermieden werden.

Die Antriebsstützplatte wird während der Formschliessbewegung in Richtung der Werkzeugbewegung durch die Formhöhenverstellung eingespannt, ist jedoch in den übrigen fünf Freiheitsgraden offen. Dies bedeutet, dass sich die Antriebsstützplatte unter den maximalen Verriegelungskräften bei gestreckten Kniehebeln einseitig durch eine leichte Schrägstellung oder im Extrem sogar ganz von ihren Abstützflächen abheben kann. Die Antriebsstützplatte kann dabei gleichsam an den Holmen hängen, mit nahezu gleichmässiger Beanspruchung der Lagerstellen des Kniehebelmechanismus. Vorteilhaft ist es, wenn die Kolbenstange in Bezug auf die Antriebsstützplatte gelenkig gelagert ist. Dazu wird ferner vorgeschlagen, dass die Kolbenstange und / oder Verbindungselemente des Kolbenstangenwiderlagers unter Belastung auf Biegung und / oder auf Torsion beansprucht wird. Die neue Lösung sieht vor, dass sich die Kolbenstange unter den höchsten Belastungen leicht durchbiegt. Die Durchbiegung der Kolbenstange dient als Ausgleich von asymmetrischen Kräften. Diese können durch Fehleinstellungen der Säulenlänge und durch Herstellungstoleranzen des Hebelwerkes während der Phase der Verriegelung auftreten.

Die . bewegliche Werkzeugaufspannplatte ist als einzigen Freiheitsgrad nur horizontal in Richtung der Formteilbewegung bewegbar und wird auf dem Maschinenunterteil im wesentlichen spielfrei geführt. Als Ideallösung wird vorgeschlagen, dass der Kniehebelantrieb in einer Achse angeordnet ist, welche auf die Formmitte gerichtet ist. Dabei muss der Anwender mit dem Einbau der Formen im Sinne der Erfindung bestrebt sein, die Formen entsprechend präzise einzubauen. Der Kniehebelantrieb wird besonders bevorzugt als hydraulischer Antrieb mit einem doppelwirkenden Zylinder ausgebildet, wobei die Kolbenstange an der Antriebsstützplatte und der Zylinder an dem Kreuzkopf des Kniehebels angreift. Dabei kann der Zylinder fest mit dem Kreuzkopf des Kniehebels vereinigt und als zentraler Formschlusszylinder ausgebildet werden. Zumindest für grossere Maschinen kann die Kolbenstange über ein Gelenk und / oder über ein Biegeoder ein Torsionselement an der Antriebsstützplatte gelagert werden. Die Kolbenstange kann durch eine leichte Durchbiegung einseitig wirksame Kräfte für den Krafteingriff auf die bewegliche Werkzeugaufspannplatte unschädlich machen. Die hydraulischen Verbindungsleitungen für den Kniehebelantrieb werden über die Kolbenstange geführt. Damit müssen keine Druckschläuche in den Antriebsraum geführt werden.

Gemäss einem weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsgedanken werden die Kniehebe! beidseits neben dem Kniehebelantrieb in zwei parallelen Ebenen symmetrisch angeordnet und jeweils beidseits doppelt, oben und unten, als 5- Punkt-Kniehebel ausgebildet. Der Antriebszylinder greift auf den Kniehebelmechanismus mit vier Kniehebeln zentral an. Die Antriebskräfte werden damit auf vier Zonen symmetrisch auf die bewegliche Werkzeugaufspannplatte übertragen. Dies gestattet, die Werkzeugaufspannplatte leichter zu bauen und trotzdem den Kraftfluss von den Kniehebeln optimal auf die Formen zu übertragen. Der ganze Kniehebelmechanismus kann in Kompaktbauweise ausgebildet werden, derart, dass er in zurückgezogener Stellung etwa gleich weit von der Antriebsstützplatte absteht wie die Kniehebelantriebe. Dies unterstützt das Ziel der Maschinenverkürzung ohne Nachteile in Bezug auf die Zugänglichkeit des Raumes zwischen der Antriebsstützplatte und der beweglichen Werkzeugaufspannplatte, beispielsweise für das Unterbringen der Ausstossereinrichtung. Bevorzugt greift der Kreuzkopf über eine Laschenverbindung jeweils aussen an den vier 5-Punkt- Kniehebeln an, sodass zumindest bei Beginn der Kniehebelbewegung die Krafteinleitung und das Uebersetzungsverhältnis verbessert wird. Die Antriebsstützplatte für den Kniehebelmechanismus weist in zurückgezogener Stellung im inneren Bereich einen Freiraum auf. Dies ist nicht nur ein Vorteil hinsichtlich Baulänge, sondern hilft auch, die Antriebsstützplatte leichter zu bauen. Auf diese Weise kommen die Kniehebel in zurückgezogener Stellung zumindest angenähert innerhalb der stützplattenseitigen Anlenkstellen des Kniehebelmechanismus zu liegen. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte wird für das Formöffnen und das Formschliessen auf einem Unterteil über Linearführungen, insbesondere als Rollen oder Kugelumlaufführungen, verschoben. Diese erlauben eine im wesentlichen spielfreie lineare Führung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte. Mit dem symmetrischen und zentralen Krafteingriff für den Kraftaufbau in der Phase der Formverriegelung werden optimale Voraussetzungen geschaffen für gleichmässige Zuhaltekräfte der Formhälften. Dies ist deshalb sehr wichtig, weil in der Praxis der Kraftaufbau für das Zusammenpressen der Formhälften in der Regel beschränkt wird, derart, dass bei maximalem Schmelzedruck in der Form gerade ein minimaler Spalt zwischen den Formhälften entsteht. Jede Einseitigkeit im Kraftaufbau wäre in dieser Hinsicht schädlich. Der Kniehebelmechanismus wird gemäss der neuen Lösung über die Antriebsstützplatte einerseits sowie die Werkzeugaufspannplatte bzw. über deren Linearführungen andererseits gehalten bzw. geführt. Die Antriebsstützplatte ist über verstellbare Säulen mit einer an einem Unterteil befestigten Gegenplatte verbunden und auf dem Unterteil bloss abgestützt, ohne eine weitere Verankerung nach unten. Die Antriebsstützplatte kann sich unter der Verriegelungskraft, abgesehen der Längsfixierung durch die Säulen, frei nach oben ergeben. Die Antriebsstützplatte kann sich beispielsweise leicht schräg stellen oder sich leicht von dem Unterteil abheben,

Gemäss einem weiteren Ausgestaltungsgedankeπ stehen die Säulen in ihren äussersten Verstelllagen zur Reduktion der Maschinenlänge nur wenig über die Antriebsstützplatte, jedoch nicht über die Kolbenstangenwiderlager vor. Dafür wird die Säulenmutter derart innerhalb der Antriebsstutzplatte ausgebildet, dass bei Verstellung für die maximale Einbauhöhe der Form die Säulen in ihren äussersten Verstelllagen nicht über die Kolbenstangenwiderlager vorstehen. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte weist in Richtung der Antriebsstützplatte auskragende Anlenkstellen für den Kniehebelmechanismus auf. Dies erlaubt, dass eine Ausstosserplatte innerhalb der auskragenden Anlenkstellen bewegbar angeordnet werden kann. Die Ausstosserplatte weist vorzugsweise zwei hydraulische Antriebszylinder auf,- welche mit ihrer Bewegungsachse je im Abstand oberhalb und unterhalb des Kniehebelantriebes angeordnet sind. Die Anlenkstellen dienen auch zur Führung der hydraulischen Antriebe für die Ausstosserplatte. Die Ausstosserplatte wird damit durch die Hydraulikzylinder sowie die Ausstosserdorne geführt: Die vorgeschlagenen Ausgestaltungsgedanken erlauben, in der Maschine zwischen der beweglichen Werkzeugaufspannplatte und der Antriebsstützplatte nur die Komponenten für die zentralen Funktionen Formschluss und Spritzteilausstossen anzuordnen und die Zugänglichkeit zu optimieren: Um Kippkräfte bzw.- Kippmomente aus Gewichtskräften auf den Kreuzkopf zu vermeiden, kann dieser zusätzlich auf einer mittigen Gleitbahn abgestützt werden.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen: die Figur 1a: die Formseite einer Spritzgiessmaschine (ohne

Einspritzaggregat) mit gestreckter Lage der Kniehebel und entsprechend in verriegelter Position des Spritzwerkzeuges, die Figur 1 b: die Formseite einer Spritzgiessmaschine in offener Position des Spritzwerkzeuges mit zurückgezogenen Kniehebeln, die Figur 2: eine Lösung mit einem Kreuzkopf auf einer Gleitbahn, die Figur 3a: die Figur 1 b in perspektivischer Darstellung, die Figur 3b: ein Ausschnitt für die Abstützung der Antriebsträgerplatte, die Figur 4: die horizontal verschiebbare Baugruppe in einer Ansicht IV von oben, gemäss Figur 1 a, - 1 Q - die Figur 5: die bewegliche Werkzeugaufspannplatte in einer Ansicht von der Antriebsseite, die Figur 6: den Antrieb für die Säulenmutterverstellung, die Figur 7: schematisch die je unterschiedliche Abstützung der

Antriebsträgerplatte, der beweglichen Werkzeugaufspannplatte sowie der Gegenplatte, die Figuren 8a und 8b: die kräftemässige Einbindung der Kolbenstange des

Kniehebelantriebes auf der Seite der Antriebsträgerplatte, die Figuren 9a und 9b: die Lagerung der Holmen in der Antriebsträgerplatte und der Gegenplatte, die Fig. 10a: einen Grössenvergleich der Formseite bei aussen- und innenliegendem Antrieb, die Fig. 10b: einen Vergleich der Uebersetzung entsprechend der

Lösungen gemäss Stand der Technik (oben) sowie der neuen erfindungsgemässen Lösung (unten) gemäss Figur 1 a.

Wege und Ausführung der Erfindung

Die Figuren 1 a und 1 b zeigen die Formseite einer Spritzgiessmaschine, welche eine Antriebsstützplatte 1 , eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2, eine Gegenplatte 3 und Holmen 4, ferner einen Kniehebelmechanismus 5 sowie einen Kniehebelantrieb 6 aufweist. Die ganze Baugruppe 13 ist auf einen Unterteil 7 abgestützt. Die Antriebsstützplatte 1 ruht über eine Abstützfläche 8 der Antriebsstützplatte 1 auf Gleitflächen der Führungsschienen 10 auf dem Unterteil 7 und wird über die Holmen 4 resp. über Säulenmutterverstellungen 14 in horizontaler Richtung in Position gehalten. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 weist unten eine Führungslagerung 9 auf und ist auf Führungsschienen 10 in horizontaler Richtung hin- und herbewegbar. Die beiden Formteile 1 1 und 12 sind entsprechend an der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 bzw. der Gegenplatte 3 befestigt. Die Gegenplatte 3 ist ortsfest auf dem Unterteil 7 über eine Schraubverbindung 50 verankert bzw. verschraubt. Die Antriebsstützplatte 1 bildet zusammen mit dem Kniehebelmechanismus 5 sowie der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 eine horizontal verschiebbare Baugruppe 13. Die horizontale Verschiebung wird über eine Säulenmutterverstellung 14 bewerkstelligt und primär zur Anpassung für unterschiedliche Formdicken d, d' benötigt. Das Spritzaggregat 15 ist nur als Viereck symbolisch dargestellt (Figur 1a) und kann, wie an sich bekannt, sinngemäss zu Pfeil 16, zum Formteil 12 bzw. zur Gegenplatte 3 herangeführt oder wieder entfernt werden. Der Kniehebelmechanismus 5 besteht aus einem Kreuzkopf 20 sowie vier Laschenverbindungen 21 . Der Kniehebelmechanismus besteht aus vier 5-Punkt-Kniehebeln, wobei jeder der 5-Punkt-Kniehebel einen ersten Kniehebel 22 sowie einen zweiten Kniehebel 23 aufweist. Beide sind über ein gemeinsames Kniegelenk 24 verbunden. Die Kniehebel 22 sind über Lagerstellen 25 an Anlenkstellen 26 mit der Antriebsstützplatte 1 verbunden. Die Kniehebel 23 sind über Lagerstellen 27 an Anlenkstellen 28 der beweglichen Formplatte 2 verbunden. Der Kreuzkopf 20 ist über die Laschenverbindung 21 über Gelenke 29 und 30 mit den jeweiligen Kniehebeln 22 im Eingriff. Dabei sind die Gelenke 30 an der jeweiligen Aussenseite der Kniehebel 22 angeordnet, was einen besseren Kraftangriff ergibt. Die Laschenverbindung 21 kann deshalb als längeren Hebel ausgebildet werden, sodass das Kraftübersetzungsverhältnis verbessert wird (Fig. 10b). Der Kniehebelantrieb 6 besteht aus einem Zylinder 31 und einer Kolbenstange 32. Der Zylinder 31 ist über einen Flansch 33 starr mit dem Kreuzkopf 20 verbunden. Die Kolbenstange 32 weist ein Kolbenstangenendlager 34 auf, welches über ein Kolbenstangenwiderlager 35 mit der Antriebsstützplatte 1 verbunden ist.

Ein weiterer wichtiger Aspekt liegt darin, dass in dem Raum zwischen der Antriebsstützplatte 1 sowie der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 eine Ausstossereinrichtung 40 Platz haben muss, wie aus den Figuren 1 a und 1 b ersichtlich ist. Die Ausstossereinrichtung 40 besteht aus einer Ausstosserplatte 41 sowie aus einem Ausstosserplattenantrieb 42a, 42b, welche als hydraulische Zylinder ausgebildet sind. An der Ausstosserplatte 41 sind Ausstosserbolzen 43 angebracht, welche durch die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 hindurch bis in den Formhohlraum der Formteile 1 1 wirken müssen. Weil die Ausstossereinrichtung 40 mit der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 verbunden ist, macht sie auch die selbe horizontale Bewegung mit. Dies bedeutet, dass beim Formöffnen bzw. während dem Zurückfahren der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 die beiden Ausstosserplattenantriebe 42a, 42b sich oberhalb und unterhalb des Zylinders 31 verschieben können, wie sich aus der Figur 1 b ergibt. Die Führung der Ausstosserplatte 40 erfolgt einerseits durch die Ausstosserzylinder 42a, 42b und andererseits durch die Ausstosserbolzen 43. Die zwei Ausstosserzylinder 42a und 42b sind an Laschen 49 der Anlenkstellen 28 befestigt, wobei die Ausstossereinrichtung über Kolbenstangen getragen wird.

Die Figur 2 zeigt eine Lösung mit einem auf einer Gleitbahn 39 abgestützten Kreuzkopf 20. Der Kreuzkopf 20 hat unten einen Stützschuh 38 mit einem Lager 38'. Das Lager 38' gleitet parallel zur Bewegung der Kreuzkopfplatte 20'. Das Ziel der Lösung gemäss Figur 2 liegt darin, dass alle beweglichen Gewichtskräfte, welche auf den Kreuzkopf 20 und vom Kreuzkopf 20 wirken, auf der Gleitbahn 39 abgefangen werden. Die ganze Gleitbahn 39 ist mit dem Stützschuh 38 sowie dem Lager 38' in einer senkrechten Ebene angeordnet, welche die Axe der Kolbenstange 32 einschliesst. Mit der Lösung gemäss Figur 2 werden Kippmomente aus den Gewichtskräften verhindert. Als Alternative kann der Stützschuh 38 über einen senkrechten Drehzapfen in dem Lager 38' abgestützt werden. Dies erlaubt eine etwas grossere Bewegungstoleranz zwischen dem Kreuzkopf 20 sowie der Gleitbahn 39. Versuche haben gezeigt, däss mit der aufgezeigten Lösung gemäss Figur 2 keine Ueberbestimmtheit der Führungen des Kreuzkopfes 20 entsteht, dass hingegen unbestimmbare Kippkräfte bzw. Kippmomente aus den Gewichtskräften vollständig vermieden werden können.

Aus der Figur 3a ist noch deutlicher ersichtlich, dass die Ausstosserplattenantriebe 42a, 42b oberhalb und unterhalb des Zylinders 31 angeordnet sind, sodass die Bewegungen der Antriebe die Kniehebel sowie die Ausstossereinrichtung 40 nicht behindert werden. Aus der perspektivischen Darstellung der Figur 3a erkennt man ferner das Zusammenspiel der drei Platten. Die Gegenplatte 3 ist über Ankerschrauben mit dem Unterteil fest verbunden und weist Stützlager 51 für die Holmen 4 auf. Auf der gegenüberliegenden Seite sind die Holmen 4 in Säulenmutterverstellungen 14 gelagert. Die beiden Lagerungen bilden die eigentlichen Widerlager für die Kräfte, welche sich aus der Kraft, Pfeil 53, auf die Formhälfte der gestreckten Kniehebel ergeben. Die Holmen 4 werden primär auf Zug beansprucht, wie mit den Pfeilen 52 angedeutet ist. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 hat nur einen Freiheitsgrad, nämlich die Verschiebebewegung gemäss Pfeil 58, parallel zur Mittenachse 44 (Figur 1 a).

Die Figur 3b zeigt, dass die Antriebsstützplatte 1 , welche bloss über eine Abstützfläche 8 der Antriebsstützplatte 1 auf einer Abstützfläche 8a der Führungsschienen 10 ruht, sich horizontal bewegen wie auch leicht vertikal abheben kann.

Die Figur 4 zeigt die Baugruppe 13 im Grundriss gemäss Pfeil IV der Figur 1 a. Man erkennt, dass in der Mitte der Zylinder 31 sowie die beiden Ausstosserantriebe 42a und 42b angeordnet sind. Auf beiden Seiten ist symmetrisch je ein 5-Punkt-Kniehebelwerk dargestellt.

Die Figur 5 zeigt, dass in Bezug auf eine Vertikalebene 46 die Kniehebelantriebe 6 sowie die beiden Ausstosserplattenantriebe 42a, 42b in gesonderten Ebenen liegen. Wie weiter oben bereits ausgeführt, sind je zwei 5-Punkt-Kniehebel seitlich zum Kniehebelantrieb 6 versetzt. Der Kniehebelmechanismus 5 weist vier 5-Punkt-Kniehebel auf, welche nach oben und nach unten gegenläufig ausgerichtet ist. Damit liegen die 5-Punkt-Kniehebel in je zwei Ebenen 47, 48, welche parallel zur Ebene 46 mit den Zylindern 31 , 42a und 42b angeordnet sind. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 hat im Bereich der vier Holmen 4 Ausnehmungen, sodass von der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 2 keinerlei Kräfte auf die Holmen 4 übertragen werden. Die grossen Verriegelungskräfte werden von dem Kniehebelantrieb 5 auf die Formhälften übertragen. Restkräfte werden über die Führungslager 9 bzw. die Führungsschienen 10 aufgefangen. Die Figur 5 zeigt die Raumverhältnisse zwischen dem Bewegungsraum 80 der Kniehebel sowie der freien Fläche 81 für die Ausstosserplatte 41 bzw. für die Ausstosserbolzen 43. Die Ausstosserplatte 41 kann eine Kreuzform aufweisen.

Die Figur 6 zeigt die Säulenmutterverstellung 14. Ein Antriebsmotor 70 (Figur 4) treibt über ein Zahnritzel einen Zahnkranz 72 an. Der Zahnkranz 72 treibt mit seiner Aussenverzahnung je ein Verstellrad 73 für jede der vier Säulen 4 an. Durch eine Drehbewegung der Verstellräder 73 werden die vier Ecken der Antriebsstützplatte 1 um ein gleiches Mass horizontal verstellt.

Die Figur 7 zeigt schematisch die unterschiedlichen Abstützungen der Platten. Bei der Antriebsträgerplatte ist zeichnerisch übertrieben ein kleiner Spalt S zwischen der Abstützfläche 8a der Führungsschiene 10 sowie der Abstützfläche 8 der Antriebsträgerplatte 1 dargestellt. Mit Pfeil 90 ist angedeutet, dass die Antriebsträgerplatte eine leichte Kippbewegung und mit Pfeil 91 eine leichte vertikale Abhebebewegung erfahren kann. Die horizontale Lage gemäss Pfeil 92 wird über die Säulen 4 bzw. die Säulenmutterverstellung 14 eingestellt und gesperrt. Bei der Antriebsträgerplatte 1 ist nur die horizontale Bewegung gesperrt; alle übrigen Freiheitsgrade sind offen. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte 2 ist mittels Führungslagern 9, welche als Kugelumlaufführungen ausgebildet sein können, in horizontaler Bewegung auf den Führungsschienen frei bewegbar. Alle übrigen Freiheitsgrade sind durch die nahezu spielfreien Kugelumlaufführungen gesperrt. Die Gegenplatte 3 ist gegenüber dem Unterteil 7 über eine Schraubverbindung 50 fest verschraubt und hat somit keine Freiheitsgrade. Ein weiterer interessanter Aspekt liegt darin, dass für die Kolbenstange 32 eine leichte, übertrieben dargestellte Durchbiegung 93 zugelassen wird. Irgendwelche Lagefehler der Platten oder der Kniehebel oder auch Toleranzfehler können über die Durchbiegung der Kolbenstange 32 abgefangen werden. Die Kolbenstange 32 ist über ein Kolbenstangenendlager 34, beispielsweise als Kugellager ausgebildet und an dem Kolbenstangenwiderlager 35 angelenkt (Fig. 8b), sodass durch die leichte Verbiegung der Kolbenstange 32 während der Maximalbelastung nur Druckkräfte weitergegeben werden. Die Figuren 8a und 8b zeigen eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit, indem ein Träger 55 für das Kolbenstangenwiderlager 35 als Biege- und / oder Torsionselement ausgebildet ist. Dafür ist das Torsionselement auf einer Endseite über eine Lagerstelle 56 fest und am anderen Ende über eine Lagerstelle 57 drehbeweglich eingespannt.

Die Figuren 9a und 9b zeigen die Lagerung der Holmen 4 in der Antriebsträgerplatte 1 sowie der Gegenplatte 3. Die Figur 9a zeigt in vergrössertem Massstab das antriebsseitige Ende der Holmen 4. Eine Säulenmutter bzw. Uebertriebsshülse 60, welche in der Antriebsstützplatte 1 drehbeweglich gelagert ist, wird über ein Zahnrad 73 als Formhöheneinstellung bzw. - Verstellung in Rotation versetzt. Die Uebertriebshülse 60 hat am innenliegenden Ende ein Innengewinde 61 , welches in ein Aussengewinde 62 der Holmen 4 eingreift. Auf diese Weise kann die Antriebsstützplatte 1 zusammen mit dem Kniehebel sowie der beweglichen Werkzeugabstützplatte 2 um ein gewünschtes Mass für die Formhöheneinstellung exakt verschoben werden. Dieser Vorgang gehört zum Einrichten eines neuen bzw. anderen Werkzeuges 11 , 12. Die eigentlichen Zuhaltekräfte für den Spritzprozess werden durch den Kniehebelmechanismus 5 aufgebracht und über die Holmen 4 geschlossen. Damit die weiter oben dargestellte Einspannung der Holmen 4 auf der Antriebsseite erreicht werden kann, weist die Uebertriebshülse 60 einen Führungsbund 63 auf.

Die Figur 9b zeigt die Holmen 4, welche auf der Dosierseite starr mit der Gegenplatte 3 im Sinne eines statisch eingespannten Balkens verbunden sind. Die starre Verbindung ergibt sich aus den folgenden Massnahmen:

• Die Holmen 4 sind mit einer Reibschweissverbindung 65 in zwei Hälften eines Widerlagers 64 verbunden, wie strichliert angedeutet ist.

. Die zwei Lagerhälften sind über Lagerschrauben 66 zusammengepresst und über Befestigungsschrauben 67 an der Gegenplatte 3 verankert.

. Als Sicherheit für eine allfällige Längsverschiebung können die Holmen 4 alternativ über Stützringe 68 gehalten. Im baustatischen Sinne sind die Holmen 4 am dosierseitigen Ende fest eingespannt.

Die Figur 10a zeigt einen Längenvergleich einer Spritzgiessmaschine mit aussen- und innenliegenden Kniehebelantrieben. Im konkreten Fall kann die ganze Maschine gemäss der neuen Lösung bis zu einem Meter verkürzt werden. Durch eine optimalere Auslegung des Kniehebelmechanismus 5 ergibt sich mit der neuen Lösung zudem ein verbessertes Uebersetzungsverhältnis. In dem gezeigten Beispiel wird mit der neuen Lösung ca. 30 % mehr Zylinderkraft aufgebracht. Dies mit einer viel kompakteren Bauweise (Figur 10b).

Die neue Lösung gestattet eine ganze Anzahl besonderer Vorteile: . Es kann ein 5-Punkt-Kniehebel eingesetzt werden.

. Die bewegliche Werkzeugaufspannplatte kann mit hochpräzisem Kugelumlauf bzw. mit Wälzführungen, welche nahezu spielfrei geführt werden.

. Die Formhöhenverstellung kann zentral über ein Sonnenrad erfolgen.

. Der Formschlusszylinder wird direkt am Kreuzkopf angebracht, und es wird keine Kreuzkopfführung entsprechend der Lösungen des Standes der Technik benötigt.

. Die Formschlusskraft und die Säulenkraft wirken in Richtung Zentrum der Formen.

. Die zwei Ausstosserzylinder können oben und unten parallel zum Formschlusszylinder angeordnet werden.

. Die Ausstόsserplatte kann als Kreuz ausgebildet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren für das Formschliessen einer Spritzgiessmaschine über einen Kniehebelmechanismus (5), welche eine Antriebsstützplatte (1) und eine ein erstes Formteil (11) tragende Gegenplatte (3), ferner eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte (2) für ein zweites Formteil (12) und einen zwischen der Antriebsstützplatte (1) sowie der Werkzeugaufspannplatte (2) angeordneten Kniehebelantrieb (6) aufweist, d ad u rc h gekennzeic h net, dass der Kniehebelantrieb (6) einerseits mit der Antriebsstützplatte (1) verbunden ist und andererseits an einem Kreuzkopf (20) des Kniehebelmechanismus (5) zentral angreift.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u rc h gekennze ic h net, dass der Kniehebelmechanismus (5) über den Kreuzkopf (20) hydraulisch angetrieben wird, wobei die Kreuzkopfführung während der Formbewegung einerseits über die Kolbenstange (32) sowie die Antriebsträgerplatte (1) und andererseits über die bewegliche Werkzeugaufspannplatte (2) sichergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d ad u rch- geken nzeich net, dass die bewegliche Werkzeugaufspannplatte (2) linear auf dem Unterteil (7) geführt wird, derart, dass sie als einzigen Freiheitsgrad nur horizontal in Richtung der Formteilbewegung bewegt werden kann, sodass die bewegte Werkzeugaufspannplatte (2) und die Lage des Kniehebelmechanismus (5) stabilisiert wird und der Kniehebelantrieb (6) mit Kreuzkopf (20) vor asymmetrischen Kräften entlastet werden kann.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d ad u-rc h gekennzeic h net, dass die Antriebsstützplatte (1) für die Formschliessbewegung in Richtung der Formteilbewegung durch die Formhöhenverstellung eingespannt wird, jedoch in den übrigen fünf Freiheitsgraden offen ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d ad u rch gekennzeic h net, dass, die Kolbenstange (32) in Bezug auf die Antriebsstützplatte (1) gelenkig gelagert ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dad u rc h geke nnzeic hnet, dass die Kolbenstange (32) leicht auf Biegung und ein Torsionselement des Kolbensstangenwiderlagers (35) unter Belastung auf Biegung und / oder auf Torsion _b eansp nicht .wird .

7. Formschluss für eine Spritzgiessmaschine mit einer ein erstes Formteil (11) tragenden Gegenplatte (3), femer eine Antriebsstützplatte (1), einen Kniehebelmechanismus (5) mit Kreuzkopf (20) sowie einen Kniehebelantrieb (6), um die Kniehebel (22, 23) in eine gestreckte sowie in eine zurückgezogene Stellung zu bringen, wobei der Kniehebelmechanismus (5) und der Kniehebelantrieb (6) auf der Maschineninnenseite zwischen der Antriebsstützplatte (1) und einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte (2) für das zweite Formteil (12) angeordnet ist, d ad u rc h geke n nzeich net, dass der Kniehebelantrieb (6) im zentralen Bereich bezüglich des Kreuzkopfes (20) und der Antriebsstützplatte (1) und der beweglichen Werkzeugaufspannplatte (2) angeordnet ist.

8. Formschluss nach Anspruch 7, d ad u rc h geken nzeich net, dass der Kniehebelantrieb (6) in einer Mittenachse (44) bezüglich der Formteilbewegung angeordnet ist, welche auf die Formmitte gerichtet ist.

9. Formschluss nach Anspruch 7 oder 8, d ad u rch gekennzeich net, dass der Kniehebelantrieb (6) als hydraulischer Antrieb mit einem doppelwirkenden Zylinder (31) ausgebildet ist, wobei die Kolbenstange (32) an der Antriebsstützplatte (1) und der Zylinder (31) an dem Kreuzkopf (20) angreift.

10. Formschluss nach Anspruch 9, d ad u rch geke n nzeich net, dass der Zylinder (31) fest mit dem Kreuzkopf (20) des Kniehebels (22, 23) vereinigt ist und als zentraler Formschlusszylinder ausgebildet ist.

11.. Forraschluss nach Artspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (32) über ein Gelenk (29, 30} und / oder über ein JBiege- oder ein Torsionselement an der Antriebsstützplatte (1) gelagert ist.

12. Formschluss nach fi.in.em der Ansprüche 9 bis 11, dadurch .gekennzeichnet» dass die hydraulischen Verbindungsleitungen für den Kniehebelantrieb (6) über die Kolbenstange (32) geführt sind.

13. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 his 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kniehebel {22, 23) beidseits neben dem Kniehebelantrieb (6) angeordnet und beidseits doppelt, oben und unten, als 5-Punkl-Kniehebel ausgebildet sind.

14. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der ganze Knlehebelmechanlsmus (5) in Kompaktbauweise ausgebildet ist, derart, dass er in zurückgezogener Stellung etwa gleich weit von der Antriebsstützplatte (U absteht wie der Kniehebelantrieb (6).

15. Formschluss nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzkopf (20) über eine laschenverbindung (21) jeweils aussen an dem ,5-Punkt-Kniehebel angreift.

16. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dad u rch geken nzeich net, dass für den Kniehebelmechanismus (5) in zurückgezogener Stellung die Antriebsstützplatte (1) im inneren Bereich einen Freiraum aufweist.

17. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dad u rch geke n nzeic h net, dass die Kniehebel (22, 23) in zurückgezogener Stellung zumindest angenähert innerhalb der Antriebsstützplatte (1) und der stützplattenseitigen Anlenkstellen (26, 28) des Kniehebelmechanismus (5) zu liegen kommen.

18. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 17, d ad u rc h geke n nzeich net, dass die bewegliche Werkzeugaufspannplatte (2) über zwei Linearführungen, ausgebildet als Rollen bzw. Kugelumlaufführungen, auf einem Unterteil (7) abgestützt und im wesentlichen spielfrei linear geführt ist.

19. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 18, d ad urch geke n nzeich net, dass der Kniehebelmechanismus (5) mit dem Kreuzkopf (20) über die Antriebsstützplatte (1) einerseits sowie über die Werkzeugaufspannplatte (2) bzw. über deren Linearführungen andererseits gehalten ist.

20. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dad urc h geke n nzeic hnet, dass die Antriebsstützplatte (1) über verstellbare Säulen (4) mit einer an einem Unterteil (7) befestigten Gegenplatte (3) verbunden und auf dem Unterteil (7) „bJoss .abgestützt ist.

21. Formschluss nach Anspruch 20, d ad u rch geke n nzeic h net, dass die Säulen (4) in ihren äussersten Verstelllagen zur Reduktion der Maschinenlänge nur wenig über die Antriebsstützplatte (1), jedoch nicht über die Kolbenstangenwiderlager (35) vorstehen.

22. Formschluss nach Anspruch 21, d ad u rch geke n nzeic h net, dass die Säulenmutter (60) derart innerhalb der Antriebsstützplatte (1) ausgebildet ist, dass bei Verstellung für die maximale Einbauhöhe der Form die Säulen (4) in ihren äussersten Verstelllagen nicht über die Kolbenstangenwiderlager (35) vorstehen.

23. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 22, d ad u rch geke n nzeich net, dass die bewegliche Werkzeugaufspannplatte (2) in Richtung der Antriebsstützplatte (1) auskragende Anlenkstellen (26, 28) für den Kniehebelmechanismus (5) aufweist.

24. Formschluss nach Anspruch 23, dad u rch geke n nzeich net, dass eine Ausstosserplatte (41) innerhalb der auskragenden Anlenkstellen (26, 28) bewegbar angeordnet ist und die Anlenkstellen (26, 28) zur Führung der Hydraulikzylinder (31) bzw. der Ausstosserplatte (41) benutzt werden.

25. Formschluss nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dad u rch geke n nzeich net, dass die Ausstosserplatte (41) zwei Antriebe (42a, 42b) aufweist, welche mit ihrer Bewegungsachse je im Abstand oberhalb und unterhalb des Kniehebelantriebes (6) angeordnet sind.

26. Formschluss nach einem der Ansprüche 7 bis 25, dad urch geken nzeich net, dass die Kreuzkopfplatte (20') zur Verhinderung von Kippmomenten aus Gewichtskräften auf .einer Gleitbahn (39) abgestützt ist.