DE2948624C2 - - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus zur Bewegung einer Ventilnadel, welche die Öffnung einer Düse für die Zufuhr von Schmelze zu einem Formhohlraum bei Druckgießmaschinen beherrscht, in Richtung der Längsachse dieser Ventilnadel, enthaltend

• a) ein quer zur Längsachse der Ventilnadel (12) hin- und herbewegbare geführtes Antriebsglied (40),
• b) ein Antrieb zum Hin- und Herbewegen dieses Antriebsgliedes (40) in seiner Führung und
• c) Mittel zur Umsetzung dieser Hin- und Herbewegung in eine Bewegung der Ventilnadel (12) in Richtung ihrer Längsachse.

Bei der Steuerung des Flusses der unter Druck stehenden Schmelze durch den Kanal von der Druckgießmaschine in die Formhohlräume muß die Bewegung der Spitzen von Ventil­ nadeln in die Zufuhröffnungen der Formhohlräume genau gesteuert werden. Dazu muß eine beträchtliche Kraft auf die Ventilnadeln ausgeübt werden, um sie gegen den Druck der Schmelze in ihre abdichtende Stellung in der Zufuhr­ öffnung zu bewegen. Bei Wegfall dieser Kraft wird die Ventilnadel unter dem Einfluß dieses Druckes in die Offen­ stellung zurückbewegt. Auf einen Antriebsmechanismus für diese Steuerung bezieht sich die Erfindung.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Durch die DE-OS 26 15 282 ist ein Antriebsmechanismus für eine Ventilnadel mit einem zweiarmigen Hebel bekannt. An einem Arm des Hebels greift ein druckluftbeaufschlagter Hubkolben eines Druckluftzylinders an. Der andere Arm des Hebels liegt an einem Antriebsende einer Ventilnadel an. Durch den Druckluftzylinder wird der Hebel verschwenkt und bewegt die Ventilnadel in ihre Schließstellung in die Zufuhröffnung hinein.

Die Schmelze, deren Fluß in den Formhohlraum durch die Ventilnadel gesteuert werden soll, steht unter hohem Druck. Dementsprechend muß über den Hebel eine starke Kraft in axialer Richtung auf die Ventilnadel ausgeübt werden. Nun beschreibt der Hebel bei der Verstellung der Ventilnadel einen Bogen. Es findet also eine gleitende Bewegung zwischen dem Hebel und der Ventilnadel statt, die durch die Reibung zu einer entsprechenden Querkraft auf die Ventilnadel führt. Eine solche Querkraft führt zu starkem Verschleiß und einer Verkürzung der Lebensdauer der Ventilnadel.

Durch die US-PS 40 95 931 ist ein Antriebsmechanismus für die Steuerung einer Ventilnadel bekannt, bei welchem gleichzeitig mehrere Ventilnadeln über Nocken von einem Antriebsglied gesteuert werden. Das Antriebsglied ist eine quer zur Bewegungsrichtung der Ventilnadeln verschiebbar geführte Stange. Die Nocken sind von Ausdrehungen dieser Stange mit konischen Seitenflächen gebildet. Bei einer Axialbewegung der Stange mittels eines Druckluftzylinders wird die Ventilnadel zwischen dem äußeren Umfang der Stange über die konischen Seitenflächen zu dem Grund der Ausdrehung oder umgekehrt bewegt und führt einen entsprechenden Hub aus. Dabei treten seitliche Kräfte auf, die Ventilnadel auf, welche in gleicher Weise wie bei dem Antriebsmechanismus der DE-OS 26 15 282 zu Verschleiß und Verkürzung der Lebensdauer der Ventilnadel führen.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebs­ mechanismus zur Betätigung von Ventilnadeln der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Verschleiß vermindert und die Lebensdauer der Ventilnadel erhöht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mittel zur Umsetzung der Hin- und Herbewegung in eine Bewegung der Ventilnadel

• d) ein Kraftübertragungsglied enthalten,
  • - das zwischen dem Antriebsglied und der Ventilnadel angeordnet ist,
  • - das in Längsrichtung der Ventilnadel beweglich geführt und gegen Bewegungen in der Bewegungs­ richtung des Antriebsgliedes gesichert ist und
  • - an dem sich die Ventilnadel abstützt, sowie
• e) Verbindungsglieder, über welche das Antriebsglied und das Kraftübertragungsglied in Wirkverbindung stehen zur Umsetzung einer Bewegung des Antriebs­ gliedes in seiner Führung quer zur Längsachse der Ventilnadel in eine Bewegung des Kraftübertragungs­ gliedes in dessen Führung in Richtung der Längsachse der Ventilnadel.

Durch eine solche Konstruktion wird erreicht, daß keine Querkräfte an der Ventilnadel wirksam werden. Dadurch wird der Verschleiß der Ventilnadel erheblich vermindert und die Lebensdauer erhöht.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht des erfindungs­ gemäßen Antriebsmechanismus in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Antriebsmechanismus nach Fig. 1 entlang der Linie II-II in Fig. 1, der den Antriebsmechanismus in der Offen- und in der Schließstellung zeigt;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht des Antriebs­ mechanismus nach Fig. 1 in Verbindung mit einem Spritzgußsystem mit einer großen Zahl von Zufuhröffnungen;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus in Verbindung mit einer Spritzgußanlage mit nur einer Zufuhröffnung in Offenstellung und

Fig. 5 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 4 mit dem Antriebsmechanismus in Schließstellung.

Zunächst zeigt Fig. 1 einen Antriebsmechanismus 10 für die Betätigung einer Vielzahl von Ventilnadeln 12, die in einer gemeinsamen Ebene in zwei Reihen 14, 16 symmetrisch zu gegen­ überliegenden Seiten des Antriebsmechanismus 10 angeordnet sind. Wie man erkennt, befindet sich bei dieser Ausführungsform jede Ventilnadel 12 in einer getrennten Düse 18, und die unter Druck stehende Schmelze fließt von der (nicht dargestellten) Druckgießmaschine durch den Hauptkanal 20, um die Ventilschäfte 22 herum und durch die Zufuhröffnungen 24 in die Formhohlräume 26. Jede Ventilnadel 12 verläuft durch eine Dichtbuchse 28, die in das Beheizungsgußteil oder den Hauptkörper 30 eingesetzt ist. Der Hauptkörper 30 ist von der Hohlraumplatte 24 durch Isolierbuchsen 36 getrennt. Ein Federring 38 ist in eine umlaufende Nut an jeder Ventilnadel 12 eingepaßt und verhindert, daß die Ventilnadel beim Zusammenbau herausfällt.

Der Antriebsmechanismus 10 hat ein erstes, in der Mitte ange­ ordnetes, längliches, hin- und herlaufendes Glied 40 ( = Antriebsglied) und zweite und dritte längliche, hin- und herlaufende Glieder 42, 44, die sich zu beiden Seiten des mittleren Gliedes 40 zwischen feststehenden Stirnplatten 46, 48 erstrecken. Die Glieder 40, 42, 44 sind aus geeignetem Stahl geformt und haben hinreichende Festigkeit und Beständigkeit; sie befinden sich in einer ge­ meinsamen Ebene mit den Ventilnadeln 12, verlaufen jedoch senkrecht dazu. Wie man aus Fig. 1 erkennt, erstrecken sich die Enden des mittleren hin- und herlaufenden Gliedes 40 durch Öffnungen 50, 52 in den jeweiligen Stirnplatten 46, 48 und sind so zu in Längsrichtung hin- und herlaufender Bewegung frei, aber gegen Querbewegung gesichert. Ein hydraulisch betätigter Zylinder 54 ist fest an der Stirn­ platte 48 angebracht und bringt die Kraft zur Hin- und Herbewegung des ersten mittleren Gliedes 40 entlang seiner Längsachse auf.

Die ersten und dritten Glieder 42, 44 sind durch die Stirn­ platten 46, 48 gegen eine Längsbewegung gesichert, können sich aber quer dazu in der gemeinsamen Ebene mit den Ventilnadeln 12 frei hin- und herbewegen, wofür zur Verringerung von Reibungsverlusten an den Enden Rollenlager 58 vorgesehen sind. Die zweiten und dritten hin- und herlaufenden Glieder 42, 44 sind durch im Abstand angeordnete Paare von Verbindungs­ gliedern in Form von Lenkern 60 mit dem ersten hin- und herlaufenden Glied 40 verbunden. Die Lenker 60 jedes Paares befindet sich an gegenüberliegenden Seiten der hin- und herlaufenden Glieder, und ein Ende jedes Lenkers 60 ist mit dem ersten Glied 40 und das andere Ende mit dem je­ weiligen zweiten oder dritten Glied 42, 44 schwenkbar ver­ bunden. Wie man sieht, sind die Lenker 60 in die Seiten der hin- und herlaufenden Glieder in einer solchen Weise einge­ setzt, daß sie zum Verschwenken in dem Maße, wie sich das mittlere Glied 40 in Längsrichtung bewegt, hinreichend Raum haben. Die Ventilnadeln 12 haben jeweils eine Spitze 62 und ein Antriebsende 64; der Antriebsmechanismus 10 befindet sich zwischen den Reihen 14, 16 von Ventilnadeln 12, wobei sich die Antriebsenden 64 der Ventilnadeln 12 der ersten Reihe 14 in Berührung mit der Flachseite 66 des zweiten Gliedes 42 und die Antriebsenden 64 der Ventilnadeln 12 der zweiten Reihe 16 in ähnlicher Weise in Berührung mit der (nicht gezeigten) Flachseite des dritten Gliedes 44 befinden.

Man erkennt, daß im Gebrauch die Längsbewegung des ersten hin- und herlaufenden Gliedes 40 eine Querbewegung der zweiten und dritten Glieder 42, 44 bewirkt. Beispielsweise erfordert eine Bewegung des ersten Gliedes 40 nach links aus der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung not­ wendigerweise ein Verschwenken der Lenker 60, was die zweiten und dritten Glieder 42, 44 dichter an das erste Glied 40 heranzieht. Wird dann das erste Glied 40 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgezogen, so werden die zweiten und dritten Glieder 42, 44 wieder nach außen gedrückt. Wenn daher unter Druck stehende Schmelze in den Hauptkanal 20 eingeführt wird, fließt diese in der Schließstellung an den Ventil­ stiften 22 vorbei und wird durch die Spitzen 62 der Ventil­ nadeln 12 aufgehalten, die in den Zufuhröffnungen 24 sitzen. Nachdem sich die Form geöffnet hat, die im vorhergehenden Arbeitstakt geformten Produkte ausgeworfen sind und sich die Form wieder geschlossen hat, wird der hydraulische Zylinder 54 durch (nicht gezeigte) Steuerventile betätigt, wodurch sich das erste hin- und herlaufende Glied 40 aus der Schließstellung nach links in die Offenstellung verstellt. Wie oben be­ schrieben wurde, wird dadurch bewirkt, daß die ersten und zweiten Glieder 42, 44 quer dazu in eine Stellung gebracht werden, in der sie dichter zusammen sind, wodurch sich die Ventilnadeln 12 unter dem Druck der Schmelze aus der ge­ schlossenen in die offene Stellung bewegen können, deren Antriebsenden 64 sich an den jeweiligen Flachseiten 66 der ersten und zweiten Glieder 42, 44 abstützen, wie in Fig. 2 sichtbar ist. Wenn genügend Schmelze durch die Zufuhröffnungen 24 hindurchgetreten ist und die Hohlräume 26 gefüllt sind, werden die Steuerventile zur Betätigung des hydraulischen Zylinders 54 wieder betätigt, der das erste Glied 40 in die Schließstellung zurückholt, wodurch die zweiten und dritten Glieder 42, 44 seitlich nach außen gedrückt werden. Deren Außenflächen, an denen die Antriebsenden 64 der jeweiligen Reihen 14, 16 von Ventilnadeln 12 anliegen, bewirken, daß sich diese in Richtung ihrer Längsachsen in die geschlossene Stellung bewegen, in der die Spitzen 62 wieder in den Zufuhröffnungen 24 sitzen. Bei Gleichtaktbewegung aller Ventilnadeln 12 kann dieser Zyklus sehr rasch wiederholt werden. Zusätzlich dazu, daß dieser Antriebsmechanismus einen einfachen Aufbau für die Gleichtaktbetätigung der Ventilnadeln 12 darstellt, hat dieser Mechanismus, bei dem die Ventilnadeln 12 in gegenüberliegenden Reihen 14, 16 angeordnet sind, den bedeutenden Vorteil, daß die Querkräfte, die beim Schließen an dem ersten Glied 40 durch die Lenker 60 von dem zweiten und dritten Glied 42, 44 ausgeübt werden, entgegengesetzt gerichtet sind und sich daher in einem beträchtlichen Umfang gegenseitig auslöschen, was die Bewegung des ersten Gliedes 40 erleichtert und seine Abnutzung verringert. Man erkennt, daß eine hinreichende Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten Paaren von Lenkern 60 (Verbindungs­ glieder) vorgesehen werden muß, um eine Querverbiegung des zweiten und dritten Gliedes 42, 44 unter diesen Kräften im wesentlichen zu vermeiden.

In Fig. 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt, in der nur eine einzige Ventilnadel 12 durch den Antriebs­ mechanismus betätigt wird. Viele Bauteile sind mit den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Teilen identisch, und diese sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Antriebsmechanismus 10 für die Ventilnadel 12 ist in einem feststehenden Glied 68 untergebracht, das sich neben dem Beheizungsgußteil 30 befindet. Der Antriebsmechanismus 10 besteht aus einem ersten, länglichen, hin- und herlaufenden Glied 40 und aus einem zweiten, länglichen, hin- und herlaufenden Glied 42 mit einer Flachseite 66, an der sich das Antriebsende 64 der Ventilnadel 12 abstützt.

Das erste Glied 40 ist mit einem (nicht gezeigten) Antriebs­ mechanismus wie einem pneumatischen Zylinder verbunden, durch den das erste Glied in dem feststehenden Glied 68 in Längsrichtung hin- und herbewegt wird. Das zweite Glied 42 wird durch die Ausbildung des feststehenden Gliedes 68 an einer Längsbewegung gehindert, kann sich aber frei in Querrichtung hin- und herbewegen. Das erste und zweite Glied 40, 42 sind durch zwei im Abstand voneinander angeordnete Paare von Lenkern 60 verbunden, wobei die Paare von Lenkern 60 an der jeweils gegenüberliegenden Seiten der Glieder 40, 42 angebracht sind. Jeder Lenker 60 ist an einem Ende mit dem ersten Glied 40 und am oberen Ende mit dem zweiten Glied 42 schwenkbar verbunden.

Die Arbeitsweise dieser Ausführung ist ähnlich der Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Bei der in Fig. 4 gezeigten Offenstellung des Antriebsmechanismus 10 wird dieser so betätigt, daß das erste Glied 40 nach rechts verschoben wird. Diese Bewegung wiederum verschwenkt die Lenker 60, wodurch das zweite Glied 42 von dem ersten Glied 40 wegbewegt wird. Diese Bewegung des zweiten Gliedes 42 bewirkt Druck am Antriebsende 64 der Ventilnadel 12, wodurch sich diese in Richtung ihrer Längsachse verstellt, bis die Spitze 62 eng in die Zufuhröffnung 24 eingepaßt ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Nach Öffnung der Form, Auswurf des geformten Produktes und erneutem Verschluß bewegt der Antriebsmechanismus 10 das erste Glied 40 nach links zurück, was das zweite Glied 42 unter der Schwenkwirkung der Lenker 60 dichter an dieses heranzieht. Dadurch kann sich die Ventilnadel unter dem Druck der Schmelze bewegen, wodurch die Zufuhröffnung 24 geöffnet wird und die Schmelze in den Hohlraum 26 einfließen kann. Nach Füllung des Hohlraums 26 wird der Antriebsmechanismus 10 wiederum betätigt und in die Schließstellung übergeführt; dieser Vorgang kann bis zu zwanzigmal in der Minute wiederholt werden.

Der Antriebsmechanismus 10 bringt einen bedeutenden Vorteil dadurch mit sich, daß die Lenker 60, wie gezeigt, so ausge­ richtet sein können, daß sie in der Schließstellung ihrem Totpunkt nahekommen, wodurch die auf die Ventilnadel oder die Ventilnadeln 12 ausgeübte Kraft zunimmt und der Verstellweg abnimmt in dem Maße, in dem die Schließstellung erreicht wird. Dadurch wird eine verbesserte Abdichtung unter minimaler Abnutzung der Zufuhröffnung 24 und der Spitze 64 der Ventil­ nadel 12 erzielt. Einer gewissen Abnutzung der Ventilnadeln oder der Ventilnadeln 12 kann dadurch Rechnung getragen werden, daß diese in einer Stellung der Lenker 60 schließen, in der sich die Lenker noch etwas außerhalb der Totlage befinden, so daß das erste Glied 40 durch den pneumatischen Zylinder verstellt wird, bis der Paßsitz erreicht wird, selbst wenn eine gewisse Abnutzung bereits eingetreten ist.

Claims (6)

1. Antriebsmechanismus zur Bewegung einer Ventilnadel, welche die Öffnung einer Düse für die Zufuhr von Schmelze zu einem Formhohlraum bei Druckgießmaschinen beherrscht, in Richtung der Längsachse dieser Ventil­ nadel, enthaltend

• a) ein quer zur Längsachse der Ventilnadel (12) hin- und herbewegbare geführtes Antriebsglied (40),
• b) ein Antrieb zum Hin- und Herbewegen dieses Antriebsgliedes (40) in seiner Führung und
• c) Mittel zur Umsetzung dieser Hin- und Herbewegung in eine Bewegung der Ventilnadel (12) in Richtung ihrer Längsachse,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umsetzung der Hin- und Herbewegung in eine Bewegung der Ventil­ nadel

• d) ein Kraftübertragungsglied (42; 44) enthalten,
  • - das zwischen dem Antriebsglied (40) und der Ventilnadel (12) angeordnet ist,
  • - das in Längsrichtung der Ventilnadel (12) beweglich geführt und gegen Bewegungen in der Bewegungsrichtung des Antriebsgliedes (40) gesichert ist und
  • - an dem sich die Ventilnadel (12) abstützt, sowie
• e) Verbindungsglieder (60), über welche das Antriebs­ glied (40) und das Kraftübertragungsglied (42; 44) in Wirkverbindung stehen zur Umsetzung einer Bewegung des Antriebsgliedes (40) in seiner Führung quer zur Längsachse der Ventilnadel (12) in eine Bewegung des Kraftübertragungsgliedes (42; 44) in dessen Führung in Richtung der Längsachse der Ventilnadel (12).

2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (60) von Lenkern gebildet sind, die einerseits an dem Antriebs­ glied (40) und andererseits an dem Kraftübertragungs­ glied (42; 44) angelenkt sind.

3. Antriebsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine Mehrzahl von Ventilnadeln (12) in einer Reihe (14) angeordnet sind,
• b) das Antriebsglied (40) und das Kraftübertragungs­ glied (42) langgestreckt ausgebildet ist und
• c) die Antriebsenden (64) aller Ventilnadeln (12) der Reihe (14) an dem Kraftübertragungsglied (42) abgestützt sind.

4. Antriebsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine zweite Reihe (16) von Ventilnadeln (12) vor­ gesehen ist, die in einer gemeinsamen Ebene mit den Ventilnadeln der ersten Reihe (14) auf der gegenüberliegenden Seite des Antriebsgliedes (40) angeordnet sind und deren Antriebsenden (64) dem Antriebsglied (40) und den Antriebsenden der ersten Reihe zugewandt sind,
• b) zwischen den Antriebsenden (64) der Ventilnadeln (12) der zweiten Reihe (16) und dem Antriebsglied (40) ein zweites Kraftübertragungsglied (44) ange­ ordnet ist, das in Längsrichtung der Ventilnadeln (12) beweglich geführt und gegen Bewegungen in Bewegungsrichtung des Antriebsgliedes (40) gesichert ist und an dem sich die Antriebsenden der Ventilnadeln (12) der zweiten Reihe (16) abstützen, und
• c) das Antriebsglied (40) und das zweite Kraft­ übertragungsglied (44) ebenfalls durch Verbindungsglieder (60) in Wirkverbindung stehen zur Umsetzung der Bewegung des Antriebsgliedes (40) in seiner Führung quer zur Längsachse der Ventilnadeln (12) in eine Bewegung des zweiten Kraftübertragungsgliedes (44) in dessen Führung in Richtung der Längsachse der Ventilnadeln (12) der zweiten Reihe (16).

5. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Annäherung der Ventil­ nadeln (12) an ihre Schließstellung die als Verbindungsglieder (60) dienenden Lenker sich einer Totpunktstellung nähern.