AT521382B1

AT521382B1 - Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine

Info

Publication number: AT521382B1
Application number: ATA50996/2018A
Authority: AT
Inventors: Anton Lohnecker Ing
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-01-15
Also published as: US10981313B2; CN111186106A; CN111186106B; AT521382A4; DE102019126249A1; US20200147848A1

Abstract

Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine mit zueinander beweglichen Formaufspannplatten (2), welche zum Tragen von Formwerkzeugteilen geeignet sind, zumindest einem ersten Hydraulikzylinder (3), welcher zum Beaufschlagen der Formaufspannplatten (2) mit einer Schließkraft eingerichtet ist, zumindest einem zweiten Hydraulikzylinder (6), und einem mit dem zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (3) verbundenen Druckspeicher (7), welcher dazu eingerichtet ist, einen im zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (3) herrschenden Druck bei einer Druckentlastung als Speicherdruck (p2) zu speichern, wobei eine hydraulische Verschaltung (8) des Druckspeichers (7) mit dem zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder (6) vorgesehen ist, mittels welcher Verschaltung (8) der im Druckspeicher (7) gespeicherte Speicherdruck (p2) zum Verriegeln und/oder Entriegeln der zumindest einen Verriegelungsvorrichtung (5) nutzbar ist.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Im Folgenden wird der Stand der Technik anhand des Beispiels von Spritzgießmaschinen umrissen. Ähnliche Problematiken und analoge Aussagen gelten aber auch bei anderen Formgebungsmaschinen.

[0003] Gattungsgemäße hydraulische Schließeinheiten verfügen über zumindest einen ersten Hydraulikzylinder, welcher dazu dient, zueinander bewegliche Formaufspannplatten mit einer Schließkraft zu beaufschlagen. Dadurch werden an den Formaufspannplatten zu montierende Werkzeugteile aneinander gepresst. Nachdem die Schließkraft aufgebaut ist, wird ein Formgebungsprozess durchgeführt. Beispielsweise kann ein plastifizierter Kunststoff in die mit der Schließkraft beaufschlagte Form eingespritzt werden (Spritzgießprozess). Alternativ kann bspw. eine reaktive Mischung in die Form eingebracht werden und in der Form ausgehärtet werden.

[0004] Es gibt verschiedene Bauweisen für geläufige Schließeinheiten, wozu beispielsweise Zwei-Platten-Schließeinheiten mit vier Holmen oder mit zentraler Druckstange zählen. Aber auch Drei-Platten-Maschinen mit vier Holmen sind bekannt.

[0005] Da der zumindest eine erste Hydraulikzylinder in vielen Fällen eine erhebliche Kraft erzeugen muss (Krafthub), ist in vielen Fällen ein separater Eilhub vorhanden, um die Formaufspannplatten relativ zueinander mit höherer Geschwindigkeit bewegen zu können. Dieser macht es zugleich notwendig, dass der zumindest eine erste Hydraulikzylinder und/oder eine der Formaufspannplatten relativ zu zumindest einer Zug- oder Druckstange verriegelt wird, sodass nach dem Durchführen der Eilhubbewegung die Schließkraft aufgebaut werden kann. Diese zumindest eine Verriegelungsvorrichtung kann mittels zumindest eines zweiten Hydraulikzylinders betätigt werden, der beispielsweise Hälften einer geteilten Mutter relativ zueinander bewegt. In einer geschlossenen Stellung greift dann ein Innenprofil der geteilten Mutter in ein Außenprofil an der zumindest einen Zug- oder Druckstange.

[0006] Nach dem Durchführen des Formgebungsprozesses kann die Schließkraft abgebaut werden, sodass die Schließeinheit geöffnet werden kann und in weiterer Folge das Formteil entnommen werden kann.

[0007] Aus der DE 10 2012 104 251 ist es bekannt, bei der Druckentlastung zum Abbau der Schließkraft einen Hydraulikspeicher zu laden. Die so gespeicherte Energie wird beim nächsten Formgebungszyklus zum erneuten Aufbauen der Schließkraft verwendet. Aufgrund der hohen Drücke, die beim Beaufschlagen der Schließkraft im zumindest einen ersten Hydraulikzylinder erreicht werden müssen, und aufgrund des Druckverlusts, der sich beim Speichern der Energie im Hydraulikspeicher zwangsweise ergibt, ist die tatsächlich wiederverwendete Energiemenge aber relativ gering im Vergleich zu jener, die für die Beaufschlagung der Schließkraft eingesetzt wird.

[0008] Aus der DE 10 2007 011 442 A1 ist eine Schließeinheit mit hydraulischem Krafthub und elektrisch angetriebenem Eilhub bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, die Energie, die aus einer elektrisch angetriebenen Eilhubbewegung zurückgewonnen wird, hydraulisch zu speichern und für die Schließkraftbeaufschlagung oder weitere Eilhubbewegungen zu verwenden. Nachteilig ist dabei natürlich, dass die für die Schließkraftbeaufschlagung aufgewendete Energie gar nicht wiederverwendet wird und die Weiterverwendung der Energie aus dem Eilhub für die Schließkraftbeaufschlagung recht ineffizient ist.

[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schließeinheit bereitzustellen, die eine effizientere Weiterverwendung der für die hydraulische Schließkraftbeaufschlagung aufgewendeten Energie erlaubt, als dies beim Stand der Technik der Fall ist.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dies geschieht, indem

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AT 521 382 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt eine hydraulische Verschaltung des Druckspeichers mit dem zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder vorgesehen ist, mittels welcher Verschaltung der im Druckspeicher gespeicherte Speicherdruck - bspw. zum Verriegeln und/oder Entriegeln der zumindest einen Verriegelungsvorrichtung oder zum Antreiben eines hydraulischen Kernzugs - nutzbar ist.

[0011] Bei Schließeinheiten des Standes der Technik sind die Hydrauliksysteme für die Schließkraftbeaufschlagung und für weitere Systeme, wie beispielsweise die Verriegelung, getrennt voneinander ausgeführt, da bei der Schließkraftbeaufschlagung um ein vielfaches höhere Drücke auftreten als dies bei den übrigen Systemen der Fall ist.

[0012] Der Erfindung liegt also unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass man es in Kauf nehmen kann, die Hydrauliksysteme für die Schließkraftbeaufschlagung und die anderen Systeme miteinander zu verbinden. Der bei der Speicherung der hydraulischen Energie aus der Schließkraftbeaufschlagung unweigerlich auftretende Druckverlust tritt bei der Erfindung nicht mehr als Nachteil auf, weil die übrigen Systeme ohnehin mit einem geringeren Druck arbeiten.

[0013] Vorteile der Erfindung liegen unter anderem darin, dass erstens ein Großteil der beim Schließkraftabbau freiwerdenden Energie zurückgewonnen und weiterverwendet werden kann. Beispielsweise für die Verriegelung sind üblicherweise nur relativ geringe Drücke und geringe Ölmengen notwendig und bspw. im Automatikzyklus einer Spritzgießmaschine oder bei anderen Formgebungsmaschinen wird zwangsläufig zu jedem Schließkraftaufbau/abbau eine zugehörige Ver- und Entriegelungsbewegung durchgeführt. Bei entsprechender Auslegung von Akku und Verrieglungszylinder wäre daher zweitens keine zusätzliche Versorgung der Verriegelung über ein Pumpe notwendig und auch die Dynamik der Verriegelungsbewegung würde durch Versorgung mittels Akku verbessert, was sich in einem Zykluszeitgewinn niederschlagen kann.

[0014] Als Hydraulikfluid kann insbesondere Hydrauliköl verwendet werden.

[0015] Beim zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder handelt es sich um einen von der Schließkraftbeaufschlagung (der zumindest eine erste Hydraulikzylinder) unabhängigen Hydraulikzylinder.

[0016] Schutz begehrt wird ebenfalls für eine Formgebungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Schließeinheit.

[0017] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0018] Es kann eine Zug- oder Druckstange zum Übertragen der Schließkraft vom zumindest einen ersten Hydraulikzylinder auf die Formaufspannplatten und zumindest eine Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln der zumindest einen Zug- oder Druckstange relativ zu einer der Formaufspannplatten und/oder relativ zum zumindest einen ersten Hydraulikzylinder vorgesehen sein.

[0019] Die zumindest eine Verriegelungsvorrichtung kann bevorzugt mittels des zumindest einen zweiten Hydraulikzylinders betätigt werden, welcher beispielsweise Hälften einer geteilten Mutter relativ zueinander bewegt. In einer geschlossenen Stellung kann dann ein Innenprofil der geteilten Mutter in ein Außenprofil an der zumindest einen Zug- oder Druckstange greifen.

[0020] Der zumindest eine zweite Hydraulikzylinder kann auch zum Antreiben eines hydraulischen Kernzugs eingerichtet sein.

[0021] Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass als Druckquelle für den zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder zum Entriegeln und/oder Verriegeln ausschließlich der im Druckspeicher gespeicherte Speicherdruck vorhanden ist. Durch diese Maßnahme lässt sich ein separates Hydrauliksystem für die Verriegelung soweit als möglich vermeiden. Selbstverständlich kann es dabei bevorzugt sein, wenn der zumindest eine zweite Hydraulikzylinder der ausschließliche Antrieb für die zumindest eine Verriegelungsvorrichtung ist. Ähnliches kann für einen durch den zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder angetriebenen Kernzug vorgesehen werden.

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AT 521 382 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0022] Besonders bevorzugt kann der Speicherdruck zwischen 10 bar und 100 bar, bevorzugt zwischen 15 bar und 50 bar und besonders bevorzugt zwischen 20 bar und 40 bar, liegen.

[0023] Es kann zumindest ein Druckübersetzer zwischen den zumindest einen ersten Hydraulikzylinder und den Druckspeicher geschaltet sein. Der Speicherdruck und/oder ein Volumen des Hydraulikfluids im Druckspeicher kann auf diese Weise so angepasst werden, dass der Speicherdruck und/oder das Volumen für die Auslegung des zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder und/oder der zumindest einen Verriegelungsvorrichtung geeignet ist. Anders formuliert, ist es dadurch besonders einfach und sicher möglich, in jedem Formgebungszyklus so viel hydraulische Energie zu speichern, dass dies für das Entriegeln und Verriegeln der zumindest einen Verriegelungsvorrichtung ausreichend ist.

[0024] Es sei erwähnt, dass unter einem Druckübersetzer sowohl Vorrichtungen zur Erzeugung einer Druckübersetzung als auch Vorrichtungen zum Erzeugen einer Druckuntersetzung verstanden werden.

[0025] Es können mehrere Stufen verschiedener Druckübersetzung und/oder Druckuntersetzung vorgesehen sein, wobei vorzugsweise eine druckuntersetzte Stufe, eine direkte Stufe und eine druckübersetzte Stufe vorgesehen sein. Die angesprochene Anpassung des gespeicherten Volumens unter dem gespeicherten Speicherdruck kann dadurch noch genauer abgestimmt werden. Unter einer direkten Stufe kann verstanden werden, dass weder eine Druckübersetzung noch eine Druckuntersetzung vorhanden ist.

[0026] Die mehreren Stufen der Druckübersetzung und/oder der Druckuntersetzung können durch einen Druckübersetzer realisiert werden, dessen hydraulische Beschaltung mittels eines Schaltventils wählbar ist. Dadurch kann Herstellungsaufwand (und dadurch Kosten) vermieden werden, indem weniger Druckübersetzer oder nur ein Druckübersetzer eingesetzt werden müssen.

[0027] Natürlich können die verschiedenen Stufen auch durch mehrere verschiedene Druckübersetzer realisiert werden.

[0028] Es ist im Übrigen auch möglich, diese beiden Maßnahmen zu kombinieren und einige der Stufen durch einen einzigen Druckübersetzer und weitere Stufen durch mehrere verschiedene Druckübersetzer zu realisieren.

[0029] Der Druckspeicher kann als Blasenspeicher ausgebildet sein. Blasenspeicher können über eine beispielsweise mit einem kompressiblen Gas (bspw. molekularer Stickstoff) gefüllte Blase ausgebildet sein, welche in einem Druckbehälter angeordnet ist. Beim befüllen des Druckbehälters mit Druck beaufschlagtem Hydraulikfluid wird die Blase komprimiert und die hydraulische Energie im gespannten kompressiblen Gas gespeichert.

[0030] Es können vier Zugstangen vorgesehen sein, welche vorzugsweise die Formaufspannplatten durchsetzen.

[0031] Es kann außerdem vorgesehen sein, dass vier erste Hydraulikzylinder vorgesehen sind, die jeweils einer Zugstange zugeordnet sind und welche vorzugsweise an einer relativ zu einem Maschinenrahmen beweglichen Formaufspannplatte abgewandten Seite einer relativ zum Maschinenrahmen festen Formaufspannplatte angeordnet sind.

[0032] Es kann ebenfalls eine zentrale Druckstange vorgesehen sein, welcher ein einzelner erster Hydraulikzylinder zugeordnet ist.

[0033] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:

[0034] Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hydraulikschaltung einer Schließeinheit, [0035] Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hydraulikschaltung einer Schließeinheit,

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AT 521 382 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0036] Fig. 3 Diagramme zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Hydraulikschaltung nach Fig. 2, [0037] Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hydraulikschaltung einer Schließeinheit mit Druckübersetzern, [0038] Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Hydraulikschaltung einer Schließeinheit mit einem einzelnen Druckübersetzer sowie [0039] Fig.6 eine Seitendarstellung einer Formgebungsmaschine im Bereich der Schließeinheit, bei der die Erfindung eingesetzt werden kann.

[0040] Nach derzeitigem Stand der Technik wird bei einer hydraulischen Spritzgießmaschine oder einer Presse der Schließkraftaufbau durch das Komprimieren von Hydraulikflüssigkeit (=Druckerhöhung) in entsprechend großen Hydraulikzylindern (der zumindest eine Hydraulikzylinder 3) erreicht. Bei einer Ausführung von Spritzgießmaschinen der Anmelderin (DUO-Maschinen) wird das beispielsweise mittels vier großer Druckkissenzylindern umgesetzt, wobei die Kraftübertragung über vier Zugstangen 4 (auch als Holme bezeichnet) und die zumindest eine Verriegelungsvorrichtung 5 geschieht. In diesem Beispiel sind vier Verriegelungsvorrichtungen eine je Holm - an jener Aufspannplatte 2, welche in Bezug auf einen Maschinenrahmen und die andere Aufspannplatte 2 beweglich ist, vorgesehen. Das erforderliche Ölvolumen für den Schließkraftaufbau ergibt sich dabei aus dem geringen Hub, der zum Überwinden der mechanischen Spiele notwendig ist, dem Kompressionsvolumen des Hydraulikfluids, der Holmdehnung und der Plattenbiegung der Formaufspannplatten 2.

[0041] Beim Schließkraftabbau wird in der Praxis üblicherweise das unter Hochdruck stehende Hydraulikfluid einfach auf Tank abgelassen, wobei die gespeicherte Energie des Kompressionsvolumens des Fluids, der mechanischen Dehnung der Holme und der Plattenbiegung ungenützt verloren geht. Ziel der Erfindung war es nun diese Energie besser, d.h. zu einem höheren Anteil, wieder nutzbar zu machen, als dies in der Patentliteratur vorgeschlagen ist.

[0042] Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird dazu die hydraulische Schaltung beim Schließkraftabbau zunächst in der Form gestaltet, dass jedenfalls in der ersten Phase der Druckentlastung beim Schließkraftabbau (Hochdruckphase) das Fluid nicht auf Tank abgelassen, sondern damit ein Druckspeicher 7 in Form eines hydraulischen Akkumulators (bspw. Blasenspeicher) bis zu einem gewissen Speicherdruck geladen wird. Anschließend kann der Restdruck des Schließkraftsystems bspw. auf Tank abgelassen werden, um die Schließkraft komplett abzubauen. Der so geladene Druckspeicher wird weiter als Antriebsquelle für Bewegungen mit niedrigerem Druck- und Mengenbedarf verwendet werden, nämlich die zumindest eine Verriegelungsvorrichtung bspw. einer Druckkissenmaschine.

[0043] Der Druckspeicher 7 ist mit einem verhältnismäßig niedrigem Gasdruck p₀ vorgespannt (z.B. po = 40 bar). Mit einerweiteren Vorladung aus einem Basisdruck im Hydrauliksystem kann sich ein etwas höherer Grunddruck ρτ (z.B. ρτ = 50 bar) im Druckspeicher 7 ergeben.

[0044] Es folgt eine kurze Ablaufbeschreibung des Schließkraftaufbaus und Schließkraftabbaus entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1:

[0045] - Es erfolgt zunächst der Schließkraftaufbau über die Pumpe 12 und Ventil W1 in den Druckkissen (erste Hydraulikzylinder 3) durch Komprimieren des Öls auf bspw. etwa 250 bar.

[0046] - Beim Schließkraftabbau wird nun in der ersten Phase das Ventil W3 geschaltet und somit sowohl das komprimierte Öl als jenes Ölvolumen, das durch den Entspannungshub der Holmdehnungen entsteht, aus den Druckkissen (Hydraulikzylinder 3) zum Druckspeicher 7 geführt.

[0047] - Da der Druckspeicher 7 mit einem verhältnismäßig niedrigen Gasdruck vorgespannt ist, wird sich dieser nun bis zu einem Druckausgleich zwischen den Druckkissenkammern und dem Druck p_Akku im Druckspeicher 7 laden.

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AT 521 382 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0048] - Je nach gewählter Größe des Druckspeichers 7 liegt der Druckanstieg im Akkumulator im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei ca. 10 bar. Das heißt, das Kompressionsvolumen der Druckkissen durch den Druckabbau von 250 bar auf 60 bar zusammen mit dem Hub der Holmentspannung und der Plattenentspannung ist nun im Druckspeicher 7 mit rund 60 bar gespeichert.

[0049] - Über die Drucksensoren 13 (Schließkraft) und 14 (p_Akku) wird erkannt, wie weit der Druckausgleich erfolgt ist. Bei Annäherung der beiden Drücke (~60 bar) werden die Ventile W2 und W3 geschaltet und der restliche Schließdruckabbau kann auf Tank 15 erfolgen.

[0050] - Die gespeicherte Energie des Druckspeichers 7 steht nun durch Schalten des Ventils W4 jederzeit für andere Bewegungen mit niedrigem Druckverbrauch (z.B. Verriegelung oder Kernzug zur Verfügung).

[0051] In Fig. 2 ist ein weiteres Beispiel mit Verriegelungszylindern als Verbraucher dargestellt, wobei auch die relevanten Volumen (V1- V3) und Drücke eingezeichnet sind.

[0052] Anhand dieser Fig. 2 soll nun gezeigt werden, wie die Volumenverhältnisse der zumindest einen ersten Hydraulikzylinder 3 (Druckkissenzylinder) und der zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder 6 (Verriegelungszylinder) gestaltet werden können, um die erfindungsgemäße Funktion bestmöglich nützen zu können. Dabei bezeichnen:

[0053] - Vt Ölvolumen auf der Stangenseite Druckkissenzylinder + Leitungsvolumen [0054] - V₂ maximales Kolbenvolumen Verriegelungszylinder [0055] - V₃ maximales Stangenvolumen Verriegelungszylinder [0056] - V_As Volumenänderung durch Holmdehnung und Plattenbiegung [0057] - _As Holmdehnung + Plattenbiegung unter Schließkraft [0058] - _aVt Kompressionsvolumen im Druckkissen unter Schließkraft [0059] - _Δρ_νι Druckdifferenz zwischen max. Schließdruck und max. Akkuladedruck (Speicherdruck) [0060] K Kompressionsmodul [0061] Für das Kompressionsvolumen gilt:

_AVi = Vr _Δρνΐ/Κ [0062] Das gesamte verfügbare Volumen V_verf durch den Druckabbau in den Druckkissen (erste Hydraulikzylinder 3) setzt sich aus dem Kompressionsvolumen und der Volumensänderung V_As durch die Rückstellung der Holmdehnung und der Plattenbiegung zusammen:

Vverf ⁼ _AVi + V_As [0063] Um für einen Zyklusdurchlauf ausreichend Hydraulikfluid im Druckspeicher 7 gespeichert zu haben (mindestens einmal ver- und einmal entriegeln), muss V_verf etwas größer sein als das gesamte mögliche Ölvolumen der Verriegelungszylinder kolben- und stangenseitig:

Vverf > V₂ + V₃ [0064] In Fig. 3 ist schließlich ein Ablaufdiagramm mit den Verläufen von Schließdruck im Druckkissen (p_vi), Akkudruck (p_Akku) und den zugehörigen Schaltstellungen der relevanten Wegeventile W1 bis W6 aus Fig. 2 für einen Zyklus dargestellt, der die Aktionen Schließkraftabbau/Akkuladen, Entriegeln und wieder Verriegeln beinhaltet.

[0065] Zunächst liegt der Druck p_Vi im zumindest einen ersten Hydraulikzylinder 3 unter Schließkraft bei einem Maximalwert p_Vimax· Durch Öffnen des Ventils W3 wird der Druck im zumindest einen ersten Hydraulikzylinder 3 bis zu einem Wert p_Vimin abgebaut und der Druck im Druckspeicher 7 steigt bis zu einem Speicherdruck p₂. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil W2

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AT 521 382 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt geöffnet und das Ventil W3 geschlossen. Dadurch wird der Speicherdruck p₂ im Druckspeicher 7 gespeichert und der Restdruck im zumindest einen ersten Hydraulikzylinder 3 wird auf Tank abgelassen. Durch Schalten der Ventile W5 zum Entriegeln der zumindest einen Verriegelungsvorrichtung 5 und W6 zum Verriegeln, wird die Möglichkeit geschaffen die Schließeinheit bspw. durch einen separaten Eilhub zu öffnen, ein hergestelltes Formteil zu entnehmen und die Schließeinheit wieder zu schließen, bevor nach erfolgter Verriegelung die Schließkraft in einem nächsten Zyklus wieder aufgebaut werden kann.

[0066] In den Druckverlaufdiagrammen aus Fig. 3 ist auch zu erkennen, dass gerade am Beginn des Schließkraftabbaus ein sehr hoher Drucküberschuss zur Verfügung steht: etwa 250 bar im Druckkissen (erster Hydraulikzylinder 3) und der minimale Druck im Druckspeicher 7 von etwa 50 bar. Erst am Schluss des Schließkraftabbaus nähern sich die Drücke an (bei etwa 60 bar), wenn die maximale Ladung des Druckspeichers 7 erreicht ist.

[0067] Durch diese einfache Vorgehensweise hat man zwar einen Teil der gespeicherten Energie zurückgewonnen, aber trotzdem hat man hohe Verluste durch den großen Druckunterschied am Anfang und dadurch, dass man in diesem Beispiel die letzten 60 bar nicht nutzen kann.

[0068] Eine weitere Verbesserung diesbezüglich kann mit Ausführungsformen erreicht werden, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Durch Einsatz von Druckübersetzern (dargestellt als Kolben-Zylinder-Einheiten 9) kann man die oben beschriebenen Verluste deutlich reduzieren.

[0069] Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Druckübersetzer erzeugen aufgrund der Wirkflächenverhältnisse Druckübersetzungen von 1 : 2 oder Druckuntersetzungen von 2:1.

[0070] Es folgt eine kurze Ablaufbeschreibung des Schließkraftabbaus entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig 4:

[0071] - erste Stufe S1, Schließkraftabbau von 250 bar auf 125 bar: Ventil W7 wird aktiviert und somit wird das geladene Druckkissen (erster Hydraulikzylinder 3) mit der Stangenseite des Druckübersetzers 9 verbunden. Dadurch wird eine Druckuntersetzung von 2 : 1 geschaffen, wodurch auf der Kolbenseite des Druckübersetzers, d.h. druckspeicherseitig, 125 bar anliegen. Durch die Verminderung des Druckverlusts wird gleichzeitig eine Verdoppelung des Volumens des im Druckspeicher 7 zu speichernden Hydraulikfluids erreicht! Somit wird im Bereich 250 bar bis 125 bar das doppelte Volumen in den Akku geladen als bei den Ausführungen nach Fig. 1 oder 2.

[0072] - zweite Stufe S2, Schließkraftabbau von 125 bar auf 60 bar: Es wird nun Ventil W3 aktiviert und der Akku wird wie bei den Ausführungen nach Fig. 1 oder 2 direkt aus dem Druckkissen geladen, bis der Druck im Druckkissen auf 60 bar abgefallen ist. Der Akku ist so groß gewählt, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel bis zu diesem Zeitpunkt erst ein Druckanstieg von 50 bar auf etwa 57 bar erreicht wurde.

[0073] - dritte Stufe S3, Schließkraftabbau von 60 bar auf 30 bar: jetzt wird Ventil W8 aktiviert und somit eine weiterer „umgekehrter“ Druckübersetzerzylinder 9 mit einer 1 : 2 Druckübersetzung ins Spiel gebracht. Beispielsweise werden somit 60 bar im Druckkissen auf 120 bar übersetzt, womit ein weiteres Laden des Akkus bis auf ~60 bar ermöglicht wird. Dies kann so lange betrieben werden, bis im Druckkissen (erster Hydraulikzylinder 3) nur mehr etwa 30 bar herrschen.

[0074] - vierte Stufe, Schließkraftabbau von 30 bar: Es folgt die Restentladung des Druckkissens auf Tank über Ventil W2.

[0075] Durch dieses Vorgehen, hat man in der ersten Stufe S1 das Ladevolumen verdoppelt und die Druckverluste reduziert und in der dritten Stufe S3 den nutzbaren Druck des Druckkissens (erster Hydraulikzylinder 3) von 190 bar (250 minus 60 bar) auf 220 bar (250 minus 30 bar) erhöht. Die Anzahl oder Gestaltung der Druckübersetzer, insbesondere Über- und Untersetzungsverhältnisse, lassen sich beliebig erweitern und verfeinern.

[0076] In Fig. 5 ist eine weitere vereinfachte Variante dargestellt, in der ein Druckübersetzer 9 durch ein Umschaltventil 11 in beide Richtungen (erste Stufe S1 und dritte Stufe S3) verwendet

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AT 521 382 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass ein Druckübersetzer 9 eingespart wird und zusätzlich steht der Druckübersetzer 9 nach jedem Zyklus automatisch wieder in der nächsten Startposition.

[0077] In Fig. 6 ist eine Seitendarstellung einer Formgebungsmaschine 10 - in diesem Fall eine Spritzgießmaschine - im Bereich der Schließeinheit 1, bei der die Erfindung eingesetzt werden kann, gezeigt. Zu erkennen sind die Formaufspannplatten 2, die ersten Hydraulikzylinder 3 zur Schließkraftbeaufschlagung, die Zug- oder Druckstangen 4 (in diesem Fall Zugstangen) sowie die Verriegelungsvorrichtung 5, welche von zweiten Hydraulikzylindern 6 angetrieben wird.

[0078] Aufgrund der Seitendarstellung sind von den ersten Hydraulikzylindern 3 und den Zugstangen 4 jeweils nur zwei Stück in der Fig. 6 zu sehen, wobei jeweils vier Stück tatsächlich vorhanden sind. Ähnlich verhält es sich mit den beiden zweiten Hydraulikzylindern 6 der Verriegelungsvorrichtung 5, wovon nur ein zweiter Hydraulikzylinder 6 zu sehen ist.

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BEZUGSZEICHEN

1. Schließeinheit

2. Formaufspannplatten

3. Zumindest ein erster Hydraulikzylinder

4. Zumindest eine Zug- oder Druckstange

5. Zumindest eine Verriegelungsvorrichtung

6. Zumindest ein zweiter Hydraulikzylinder

7. Druckspeicher

8. Verschaltung

9. Druckübersetzer

10. Formgebungsmaschine

11. Schaltventil

12. Pumpe

13. Drucksensor Schließkraft

14. Drucksensor Druckspeicher

Claims

Patentansprüche

1. Schließeinheit für eine Formgebungsmaschine mit

- zueinander beweglichen Formaufspannplatten (2), welche zum Tragen von Formwerkzeugteilen geeignet sind,

- zumindest einem ersten Hydraulikzylinder (3), welcher zum Beaufschlagen der Formaufspannplatten (2) mit einer Schließkraft eingerichtet ist,

- zumindest einem zweiten Hydraulikzylinder (6), und

- einem mit dem zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (3) verbundenen Druckspeicher (7), welcher dazu eingerichtet ist, einen im zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (3) herrschenden Druck bei einer Druckentlastung als Speicherdruck (p₂) zu speichern, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Verschaltung (8) des Druckspeichers (7) mit dem zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder (6) vorgesehen ist, mittels welcher Verschaltung (8) der im Druckspeicher (7) gespeicherte Speicherdruck (p₂) zum Verriegeln und/oder Entriegeln der zumindest einen Verriegelungsvorrichtung (5) nutzbar ist.
2. Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zugoder Druckstange (4) zum Übertragen der Schließkraft vom zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (3) auf die Formaufspannplatten (2) und zumindest eine Verriegelungsvorrichtung (5) zum Verriegeln der zumindest einen Zug- oder Druckstange (4) relativ zu einer der Formaufspannplatten (2) und/oder relativ zum zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (3) vorgesehen sind, wobei der zumindest eine zweite Hydraulikzylinder (6) zum Verriegeln und/oder Entriegeln der zumindest einen Verriegelungsvorrichtung (5) eingerichtet ist,
3. Schließeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckquelle für den zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder (6) zum Entriegeln und/oder Verriegeln im zyklischen Betrieb ausschließlich der im Druckspeicher (7) gespeicherte Speicherdruck (p₂) vorhanden ist.
4. Schließeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vier Zugstangen (4) vorgesehen sind, welche vorzugsweise die Formaufspannplatten (2) durchsetzen.
5. Schließeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vier erste Hydraulikzylinder (3) vorgesehen sind, die jeweils einer Zugstange (4) zugeordnet sind und welche vorzugsweise an einer relativ zu einem Maschinenrahmen (12) beweglichen Formaufspannplatte (2) abgewandten Seite einer relativ zum Maschinenrahmen (12) festen Formaufspannplatte (2) angeordnet sind.
6. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Druckstange (4) vorgesehen ist, welcher ein einzelner erster Hydraulikzylinder (3) zugeordnet ist.
7. Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisch angetriebener Kernzug vorgesehen ist und der zumindest eine zweite Hydraulikzylinder (6) zum Antreiben des Kernzugs eingerichtet ist.
8. Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Druckübersetzer (9) hydraulisch zwischen den zumindest einen ersten Hydraulikzylinder (3) und den Druckspeicher (7) geschaltet ist.
9. Schließeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stufen (S1, S2, S3) verschiedener Druckübersetzung und/oder Druckuntersetzung vorgesehen sind, wobei vorzugsweise eine druckuntersetzte Stufe (S1), eine direkte Stufe (S2) und eine druckübersetzte Stufe (S3) vorgesehen sind.

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10. Schließeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Stufen (S1, S3) der Druckübersetzung und/oder der Druckuntersetzung durch einen Druckübersetzer (9) realisiert sind, dessen hydraulische Beschaltung mittels eines Schaltventils (11) wählbar ist.
11. Schließeinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Stufen durch mehrere verschiedene Druckübersetzer (9) realisiert sind.
12. Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (7) als Blasenspeicher ausgebildet ist.
13. Formgebungsmaschine mit einer Schließeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.