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Die Erfindung betrifft einen Schnellschließzylinder für Spritzgießmaschinen
mit einem kleinen Zylinder für die Hubbewegung und einem großen Zylinder für die
Schließbewegung, bei der die hohl ausgebildete Kolbenstange des großen Schließkolbens
den kleinen Zylinder für die Hubbewegung bildet und auf einem mit der Rückseite
eines Führungszylinders fest verbundenen Rohrstück abgedichtet verschiebbar ist
und bei der ferner der einen Differentialdruckraum bildende Innenraum der hohlen
Kolbenstange über das feste Rohrstück im Schließsinne mit Druckmittel beaufschlagbar
sowie mit dem Schließhubraum des großen Schließzylinders durch ein wegabhängig gesteuertes
Schieberventil verbunden ist.
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Bei einem Schließzylinder dieser bekannten Gattung ist eine wegabhängige
Steuerung durch ein Schieberventil vorgesehen, das einen langsamen Hochdruck-Öffnungshub
des Schließkolbens nicht ermöglicht. Außerdem sind Schließzylinder bekannt, deren
druckabhängige Umsteuerung ebenfalls den Nachteil hat, daß ein langsamer Hochdruck-Öffnungshub
und ein sich daran anschließender schneller Niederdruck-Öffnungshub des Schließkolb
ens nicht vorgesehen sind.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Schließzylinder
zu schaffen, dessen Schließkolben anfänglich eine schnelle Niederdruck-Schließhubbewegung
und anschließend eine langsame Hochdruck-Schließhubbewegung und darauf folgend eine
langsame Hochdruck-Öffnungshub- und schließlich eine schnelle Niederdruck - Öffnungshubbewegung
ausführen kann. Dabei soll die konstruktive Ausgestaltung des Schnellschließzylinders
in ihrem Aufbau einfach sein, um eine wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein im großen Schließkolben
vorgesehener, den Schließdruckraum und Öffnungsdruckraum verbindender Überströmkanal
durch einen am rückholseitigen Deckel des Zylinders angeordneten Ansatz am Ende
des Schließhubes verschließbar ist und daß das Schieberventil derart ausgebildet
ist, daß kurz vor dem Verschließen des Überströmkanals die Innenräume des Rohrstücks
und der hohlen Kolbenstange mit dem Schließdruckraum des Schließzylinders über einen
weiteren Differentialdruckraum innerhalb des Führungszylinders verbunden sind.
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Hierdurch wird erreicht, daß die bei einer anfänglichen schnellen
Öffnungsbewegung des Schließkolbens hervorgerufene Gefahr der Beschädigung oder
des Zerreißens des Werkstücks vermieden wird.
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Dabei besitzt die Steuerung des Schließzylinders eine hohe Betriebssicherheit,
weil der Schließkolben selbst in Abhängigkeit von seinem Hubweg selbsttätig die
Umsteuerung vornimmt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich, den Schnellschließzylinder
so auszubilden, daß das Rohrstück in der Nähe seines freien Endes radiale Öffnungen
aufweist und daß die zylindrische Außenwandung der hohlen Kolbenstange an ihrem
dem großen Schließkolben abgekehrten Ende mindestens auf einem Teilumfang eingeschnitten
ist und gegenüber der im schließhubraumseitigen Boden des Schließzylinders vorgesehenen
Öffnung für die hohle Kolbenstange einen Durchtrittskanal für das Druckmittel bildet
und daß die radialen Öffnungen und der Durchtrittskanal nach Überfahren durch Steuer-
kanten
der hohlen Kolbenstange bei deren Weiterbewegung in Schließrichtung geöffnet sind.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei der Druckbeaufschlagung
des Führungszylinders ein Saugventil geschlossen ist, das in eine eine Druckmittelpumpe
mit dem Führungszylinder verbindende Leitung geschaltet ist. Die wirksame rückholseitige
Fläche des Schließkolbens kann dabei wenig größer als seine schließseitige Kolbenfläche
bemessen sein.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele
schematisch veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 einen Schnellschließzylinder im Längsschnitt
und F i g. II eine andere Ausführungsform eines Schnellschließzylinders im Längsschnitt.
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Gemäß Fig. I fördert eine Pumpe 1 im Sinne einer Schließhubbewegung
nach Betätigung eines Magneten 2 und einer damit verbundenen Steuerung eines Schaltschiebers
3 Druckmittel über eine Leitung 4 in einen Innenraum 5 eines feststehenden Rohrstücks
6, das in einem Führungszylinder 7 zu dessen Achse koaxial angeordnet ist. Das Druckmittel
tritt durch die Bohrung 5 des Kolbens 6 hindurch in einen Innenraum 8 einer Kolbenstange9,
die mit einem Schließkolben 10 als Ganzes ausgebildet und an ihrem in Schließrichtung
vorderen Ende durch einen Boden 11 verschlossen ist. Infolge der kleinen Fläche
des Bodens 11 wird der Schließkolben 10 mit relativ hoher Geschwindigkeit in der
Schließrichtung des Pfeils bewegt. Während dieser Schließbewegung des Schließkolbens
10 wird das im Öffnungsdruckraum 12 des Zylinders befindliche Druckmittel durch
einen Überströmkanal 13, 14 im Schließkolben zum Schließdruckraum 15 des Zylinders
umgewälzt. Während der Teil 13 des Überströmkanals koaxial zum Schnellschließzylinder
angeordnet und mit großem Durchmesser versehen ist, besteht der Teil 14 des Oberströmkanals
aus zwei oder mehreren radialen Kanälen eines in Öffnungsrichtung y vorstehenden
Ansatzes 16 geringeren Durchmessers. Die rückholseitige Öffnung des Überströmkanals
13 weist ein Ringpaßstück 17 auf, dessen Innendurchmesser etwas kleiner bemessen
ist als der Überströmkanal 13 auf seiner übrigen Länge. Die wirksame rückholseitige
Fläche des Schließkolbens 10 ist etwas größer bemessen als die von der Schließseite
her beaufschlagbare Kolbenfläche, so daß die dem Differenzvolumen entsprechende
Menge des Druckmittels durch eine Bohrung 18 des Zylinders über eine Leitung 19
und den Schaltschieber 3 in einen Reservebehälter 20 gedrückt wird.
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Bei der schnellen Schließbewegung saugt die Kolbenstange 9 Druckmittel
in einen ringförmigen Differentialdruckraum 21 des Führungszylinders 7 über ein
Saugventil 22 aus dem Reservebehälter 20 an, so daß der Differentialdruckraum 21
gefüllt wird. Sobald die Kdbenstange 9 und der Schließkolben 10 die in der Zeichnung
ersichtliche Stellung erreicht haben, greift in die in den Öffnungsdruckraum 12
mündende Öffnung des Überströmkanals 13 ein Ansatz23 dichtend ein, der mit einem
Deckel24 des Zylinders fest, aber lösbar verbunden ist. Kurz vor Oberfahren der
Stirnkante dieses Ansatzes 23 durch die dem Öffnungsdruckraum 12 zugewandte Kante
des Ringpaßstücks 17 gibt eine in das dem Schließkolben 10 abgekehrte Ende der Kolbenstange9
eingesetzte
und als Gleitführung auf dem feststehenden Rohrstück
6 dienende Muffe 25 radiale Öffnungen 6 a des Rohrstücks frei. Infolgedessen kann
das Druckmittel in den Differentialdruckraum 21 eindringen.
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Da etwa gleichzeitig durch die Kolbenstange9 ein Durchtrittskanal26
zwischen der Kolbenstange und dem schließhubraumseitigen Boden des Zylinders freigegeben
wird, kann das Druckmittel in den Schließdruckraum 15 des Schnellschließzylinders
eindringen und die ringförmige Differentialkolbenfläche des Schließkolbens 10 im
Schließsinne beaufschlagen.
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Der Durchtrittskanal 26 wird durch eine in die äußere Mantelfläche
der Kolbenstange 9 an deren dem Schließkolben abgekehrten Ende eingeschnittene Nut
gebildet, deren Länge vom Ende der Kolbenstange her gesehen etwa der Dicke des Zylinderbodens
entspricht. Durch die Beaufschlagung des Differentialdruckraumes 21 des Führungszylinders
7 mit Druckmittel wird der Saugdruck aufgehoben, so daß sich das Saugventil 22 schließt.
Das Eintauchen des Schließkolbens 10 in den kolbenartigen Ansatz 23 erfolgt in verhältnismäßig
geringem Abstand vom Zylinderdeckel, z. B. 20 mm, bevor das Spritzgießwerkzeug geschlossen
wird, so daß das gewünschte langsame und vorsichtige Zusammenfahren der Werkzeughälften
über eine mit einer Formhälfte der Kunststoff-Spritzgießform verbundene und durch
den Deckel 24 hindurchgeführte Kolbenstange 27 gewährleistet ist.
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Soll die Form geöffnet werden, fördert die Pumpe 1 nach Betätigung
eines Magneten 28 das Druckmittel durch die Bohrung 18 in den Öffnungsdruckraum
12 des Schließzylinders. Bis zum Umschaltpunkt, d. h. bis zum Wechsel von der langsamen
auf die schnelle Hubbewegung nach z. B. 20 mm Öffnungsweg, wird durch Beaufschlagung
der gesamten Fläche des Schließkolbens 10 eine gewünschte hohe Öffnungskraft bei
langsamer Öffnungsgeschwindigkeit erreicht.
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Während des langsamen Öffnungshubes werden der Schließdruckraum 15,
der Innenraum 8 der Kolbenstange 9 sowie der Differentialdruckraum 21 des Führungszylinders
7 druckentlastet, so daß das Druckmittel über den Schaltschieber 3 in den Reservebehälter
20 zurückfließen kann. Sobald die dem Öffnungsdruckraum 12 zugewandte Kante des
Ringpaßstücks 17 im Schließkolben 10 von dem kolbenartigen Ansatz 23 freikommt und
damit auf schnelle Öffnungsbewegung umgeschaltet wird, wird der Öffnungsdruckraum
12 des Zylinders über den Überströmkanal 13, 14 wieder mit dem Schließdruckraum
15 des Zylinders verbunden, während der Schließdruckraum 15 vom Differentialdruckraum
21 des Führungszylinders 7 und wiederum der Differentialdruckraum 21 gleichzeitig
vom Innenraum 8 der Kolbenstange 9 abgesperrt werden. Da die Differenz der Flächen
des Schließkolbens auf der Schließseite und der Rückholseite sehr gering ist, wird
nunmehr eine Öffnungsbewegung mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit bei geringem
Öffnungsdruck erzielt.
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Da die Leitung 19 über eine Leitung 29 mit dem Saugventil 22 verbunden
ist, wobei dem Saugventil ein Öffnungszylinder 30 vorgeschaltet ist, wird mit Rücksicht
auf den erforderlichen hohen Öffnungsdruck das Saugventil 22 während der schnellen
Öffnungsbewegung geöffnet. Das Druckmittel kann somit aus dem Differentialdruckraum
21 des Führungszylinders 7 und über das Saugventil 22 zum Reservebehälter abfließen.
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Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform nach Fig. II ist zu bemerken,
daß die Wirkungsweise für die Schnellschließ- und Öffnungshubbewegungen bei beiden
Ausführungsformen der Erfindung dieselbe ist. Eine Änderung der Wirkungsweise der
Schnellschließzylinder nach F i g. 1 und II tritt erst beim Übergang von der schnellen
zur langsamen Schließbewegung ein. Während bei dem Schnellschließzylinder nach F
i g. I am Umschaltpunkt der Innenraum 5 der Kolbenstange 9, der Differentialdruckraum
21 des Führungszylinders7 und der Schließdruckraum 15 des Schnellschließzylinders
unter Druckmitteldruck stehen, werden bei dem Schnellschließzylinder nach F i g.
II, in der dieselben Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, nur der Innenraum
8 der Kolbenstange9 mit dem Differentialdruckraum 21 des Führungszylinders 7 verbunden.
Der Schließkolben 10 saugt nach dem Eingriff des kolbenartigen Ansatzes 23 infolge
des hervorgerufenen Unterdrucks Druckmittel über eine Bohrung 38 im Zylinder und
ein Saugventil 31 aus dem Reservebehälter 20 an. Wenn das Werkzeug völlig geschlossen
ist, wird ein Magnet32 betätigt, der auf einen Schaltschieber 33 einwirkt, welcher
in eine Druckmittelleitung 34 geschaltet ist. Die Druckmittelleitung 34 ist an die
Hauptdruckmittelleitung zwischen der Pumpe 1 und dem Schaltschieber 3 angeschlossen.
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Durch die Umschaltung des Schaltschiebers 33 durch den Magneten 32
wird ein Ventil 35 umgeschaltet, welches in eine Verbindungsleitung35 eingeschaltet
ist. Die Verbindungsleitung36 ist einerseits an die Leitung zwischen dem Saugventil
22 und dem Führungszvlinder 7 und andererseits über eine Bohrung 37 und die Bohrung
38 an den Schließdruckraum 15 angeschlossen. Die erwähnte Umschaltung des Ventils
35 bewirkt eine Verbindung des Differentialdruckraums 21 des Führungszylinders 7
mit dem Schließdruckraum 15. Infolgedessen wird hierdurch am Ende der schnellen
Schließbewe9ung die gesamte Schließdruckfläche beaufschlagt, die sich aus der Summe
der wirksamen Flächen der Räume 8, 15 und 21 zusammensetzt.
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Beim Öffnen des Schnellschließzylinders nach F i g. II bleibt der
Magnet 32 bis zur Umschaltung vom langsamen Öffnungshub auf die schnelle Öffnungshubbewegung
angezogen. Infolgedessen kann das Druckmittel aus dem Schließdruckraum 15 durch
den Differentialdruckraum 21 des Führungszylinders 7 und- den Innenraum 8 der Kolbenstange
9 bzw. durch den Innenraum 5 des Rohrstücks 6 sowie durch den Schaltschieber3 drucklos
zum Reservebehälter 20 abfließen. Die schnelle Öffnungsbewegung nach dem erwähnten
Umschaltpunkt entspricht der zu F i g. I beschriebenen Wirkungsweise.