Auslegung eines Kniehebels

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    • Auslegung eines Kniehebels

      Hallo zusammen,

      schön das es ein Forum gibt über Spritzguss.

      Kurz zu meiner Person.
      Ich bin 24 Jahre jung, habe Industriemechaniker gelernt. Nun als Weiterbildung absolviere ich einen Maschinenbautechniker.
      Zu unserer Projektarbeit die ansteht, wollen wir eine Schließeinheit mit 5-Punkt Kniehebel nachbauen und gegebenfalls umkonstruieren.

      Das ganze sollte in dem Maßstab einer Zuhaltekraft von 30 Tonnen liegen.

      Nun verschiedene Fragen zu dem System, sodass ich, wenn ich bald einen Spritzgießer besuche mich nicht vor peinlichen Fragen schämen muss ^^

      1. Wenn der Kniehebel komplett ausgestreckt ist (in seiner Optimalen Position), liegt dann das Werkzeug nur "lose" an der anderen Werkzeugseite an oder drückt der Kniehebel in seiner noch nicht voll ausgestreckten Position schon gegen die andere Werkzeugseite und mit der letzten Verfahrbewegung spannt man dann das bestehende System?
      -Rein aus meiner Sicht hat man ja immernoch Spiel in den ganzen Passungen im Kniehebel (zwischen Bolzen und Gleitlager), dadurch öffnet sich doch zum Teil schon das Werkzeug bei niedrigen
      Einspritzdrücken oder?
      Falls der Kniehebel vorgespannt wird, dann muss man die Verfahrlänge des Kniehebel auf den 1/1000 mm herstellen, um nicht zuwenig oder zuviel Kraft auf die Aufspannplatten zu geben, oder?
      1. An welchem Element wird der Kniehebel mit der maximalen Zuhaltekraft begrenzt? Was wird also zuerst zerstört?
      2. Die Aufspannplatten bekommen mittig die Kraft drauf, warum verbiegen diese sich nicht?
      Gibt es da ein Geheimnis bei der Stahlauswahl?
      Sind die Aufspannplatten gehärtet, wenn ja habt ihr mal eine Härte im Gedächtnis umher schwirren?

      Das ist erstmal ein kleiner Teil am Fragen zur Auslegung eines Kniehebels.

      Jegliche Hinweise werden mir helfen um eine oder mehrere Fehlkonstruktionen zu vermeiden :D
    • Im gestrecktem Zustand wird die Zuhaltekraft aufgebaut.
      Über die Holmdehnung und Kraftmessbuchse wird diese gemessen.
      Das Sonnenrad versetzt quasi den Verankerungspunkt vom Kniehebel und lässt
      verschiede Schließkrafteinstellungen zu.
      Wir haben Voll-E-SGM`s...hier wird es wahrscheinlich erst eine Sicherung hauen oder
      den Antriebsmotor, bevor etwas mechanisch reißt.

      Die Platten biegen sich immer durch, ohne geht es rein Physikalisch gar nicht.
      In unsere Platten kann man ohne größer Probleme zusätzliche Gewinde einbringen. (nicht hart)
    • Ich fang einfach mal so an: Dumme Fragen gibt es nicht, sondern "wer nicht fragt bleibt dumm" (Zitat von der Sendung mit der Maus).

      Ich werde das mal versuchen aus der ARBURG-Maschinensicht einer guten alten Hydraulikmaschine zu erzählen.

      Bei so niedrigen Zuhaltekräften und damit auch recht kleinen Werkzeugen braucht man keine großen Aufspannplatten. Arburg fertigt diese daher aus Guss. Guss kann sehr gut mit Druckbelastungen umgehen. Und dass ist die einzige hohe Belastung, die diese beiden Bauteile der Schließeinheit aufnehmen müssen. Alle anderen Kräfte (fast) werden auf die Holme der Schließeinheit umgeleitet, so das diese die Kraft als Zugkraft erfahren. Sie werden elastisch gedehnt. Daher brauchen die Aufspannplatten auch nicht gehärtet zu werden.
      Der Einspritzdruck muss im Prozess so eingestellt werden, dass die Auftriebskraft des Druckes über die projizierte Fläche des Werkzeuges in der Trennebene niedriger ist als die Zuhaltekraft. Jo, das muss vorher berechnet werden oder in Tabellen nachgesehen werden. Im Prozess kann man dann an der Einstellung noch etwas "optimieren".
      Die Kniehebel bleiben nicht in der absoluten Strecklage stehen sondern sie überfahren sie sogar. Wenn du stehst - und belastbar stehst - siehst du, dass auch deine Kniehebel (Knie) über die Streckung hinaus nach hinten durchgedrückt sind. Dadurch brauchst du praktisch keine Kraft mehr um aufrecht zu bleiben = der Kniehebel ist damit "verriegelt". Richtig ist, dass dadurch die Schließkraft an der Naschine gegenüber der Strecklage zwar minimal wieder abnimmt, was aber bei der Kraftaufbringung der 300kN (es sind keine Tonnen sondern eine Kraft, die dort wirkt) berücksichtigt werden muss. Dass System bringt also in der direkten Strecklage nominell mehr Kraft auf, als in der Verriegelung. Das ist also richtig. Und dabei muss natürlich auch das Spiel zwischen Bolzen und Augen berücksichtigt werden bei der Konstruktion.
      Die Begrenzung der Verriegelung erfolgt meistens durch entsprechende Endschalter oder auch durch die Endlage des Betätigungskolbens. Benutzt man Endschalter, muss der Hydraulikdruck im Kolben eingesperrt werden über Hydraulikventile. Fährt man den Kolben praktisch in seine meist ausgefahrene Endlage, schaltet ein endschalte das Ventil lediglich auf "zu" und ermöglicht als Meldeglied an die Steuerung damit auch gleichzeitig den nächsten Programmschritt. Zum Öffnen des Kniehebels braucht dann nur die andere Wirkfläche des Kolbens mit Druck beaufschlagt zu werden und der Kniehebel kann mit relativ wenig Kraft wieder "eingeknickt werden, als wenn dir von hinten jemand in die Kniekehlen tickt - dann geht es nämlich ganz schnell abwärts.

      Ich glaube, ich erstmal fast alles.
      Und gerne wieterfragen. Hier werden Sie (meistens) geholfen - wenn die Forengesellschaft was weiß.
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    • Zu allererst vielen Dank für eure schnelle Hilfe.

      Wie wir einen Aufbau planen würden ist die Schubplatte mit einem Motor samt Gewindespindel vor und zurück zu bewegen.
      Somit also komplett auf Hydraulik verzichten.

      Also rein aus meiner Verständis aus den bisherigen Tipps.
      Die Düsenseitige Aufspannplatte ist fest mit den Holmen verbunden, die Aufspannplatte auf der andere Seite, an der die beiden Halterungen des Kniehebels geschraubt sind, sollte also beweglich sein? Also z.B. durch ein Außengewinde auf den Holmen, wodurch ich die hintere Aufspannplatte auf den Holmen bewegen kann, durch das unterschiedlich feste anziehen der Muttern?

      Die Zuhaltekraft ist die maximale Kraft die die Holme aushalten müssen, bis Sie sich um X % (oder mm) dehnen, richtig?
      Schließkraft ist die Kraft die aufgebracht werden muss um die Werkzeughälften zusammenzuhalten, wenn ich einspritze?

      Also muss der Kniehebel wenn er noch nicht in seiner ausgestrecken Position ist schon gegen der anderen Werkzeugform anliegen.
      Das würde bedeuten das er auf den letzten Verfahrweg dann seine Schließkraft exponential steigert, oder?
      Falls das zutrifft, wie ermittel ich dann ohne ein Sonnenrad oder ähnliches die Maximale aufbringbare Schließkraft bei der Auslegung des Kniehebels?


      Eine andere Frage,
      wenn wir ein Kniehebel nachbauen wollen, schön klein und zart gehalten, würden wir auf Guss verzichten.
      Können wir auch die Aufspannplatten rein aus einer dicken Stahlplatte machen und dann härten, sodass die sich nicht verbiegen?

      Ich stell mir schon da enorme Kräfte vor.
      zuerst wirkt die Schließkraft auf die Holme, wo man ja sagt die soll höher sein wie die Werkzeugauftriebskraft, aber wenn ich dann einspritze, wirkt die Werkzeugauftriebskraft ja auch auf die Holme als zugkraft
    • Hallo,
      nachdem Du Dich schon mit einer so komplexen Aufgabe wie einem Kniehebel beschäftigst, schau doch nochmal in die Unterlagen vom Ersten Jahr der Technikerausbildung
      Stichwort: Schraubenberechnung, genauer, Verspannungsschaubild, nicht anders sieht das Ersatzbild des Kniehebelverschlusses aus.
      Analog kannst Du die verschiedenen Kräfte berechnen.
      Noch eine Anmerkung: Suche mal nach der Gleichung für die Durchbiegung, Du wirst darin nirgends die Härte des Materials finden, sondern nur den E-Modul, und der ist bei Stahl relativ konstant, also vergiß Härten!
      Gruß
      Hans
    • Ich sehe hier wieder einmal mehr das Problem, dass etwas für eine Anlage entwickelt / konstruiert und berechnet werden soll, bei dem ein komplexer Bewegungsablauf, sowie die auftretenden Kräfte zu verschiedenen Zeitpunkten dem Konstrukteur völlig unbekannt sind. Hier jetzt in wenigen Worten, geschweige denn Sätzen den kompletten Prozessablauf beim Spritzgießen zu erklären halte ich für nicht machbar. Da sollten sich die zukünftigen Konstrukteure vorher erst einmal mit einem Maschinenbauer solcher Anlagen zusammen setzen und entsprechende Grundlagen erklären lassen.
      Im Großen und ganzen kommt sonst wieder Ähnliches dabei heraus, wie wenn ein angehender Wirtschaftsbachelor ein Spritzgießwerkzeug entwickeln und wirtschaftlich beurteilen soll. Das haben wir hier auch schon mehrmals erfahren dürfen.
      Dieses soll keine ablehnende sondern konstruktive Kritik sein. Auch die Profs und Dozenten einer Universität oder Hochschule sollten sich vor einer Aufgabenverteilung über die Komplexität einer solchen Konstruktion einmal gründlich Gedanken machen und dann entscheiden, ob die Aufgaben sinnvoll und sicher abgearbeitet werden.
      Zur Konstruktion einer Kniehebelanlage gehört eben nicht alleine der Kniehebel, sondern auch der Prozess der Formfüllung und der Verwirklichung der Öffnungswege und weiterer Grundlagen des Prozessablaufes bevor man auch nur ansatzweise an eine Berechnung gehen kann.
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    • Und auch die Schmierung.......
      Die ersten Kniehebel hatten immer das Problem, dass wenn man sie zu lange
      geschlossen hielt, gingen sie nicht mehr auf.
      Die Kinderkrankheiten sind durch Schmierpumpen etc. etc. fast alle
      weg, dafür brauchte es aber jahrelange praktische Erfahrung.

      Grüße
    • naja, jetzt übertreibt mal nicht, ich habe das so verstanden dass der Kollege einfach mal die grundlegenden Kräfteverhältnisse am Kniehebel verstehen soll,
      ich denke nicht, dass der betreuende Dozent am Ende eine funktionsfähige SGM sehen möcht.
      Das Entscheidende ist dabei doch, dass beim Einspritzen einfach noch eine Restzuhaltekraft vorhanden sein muss, um ein Klaffen der WZ-Hälften zu vermeiden,
      und dazu ist eben ein Verständnis der Kräfteverhältnisse notwendig.
      Ich wiederhole mich, im Prinzip ist es analog dem Verspannungsschaubild bei der Schraubenverbindung, wenn man das kapiert hat, versteht man auch die Kräfteverhältnisse im Kniehebel.
      Dabei ist es belanglos, ob es der "rechneroptimierte 5-Punkt-Doppelkniehebel" oder der handbetätigte einfache Kniehbel der ersten Spritzgießmaschinen ist.
      Gruß
      Hans
    • Nach einem Durchwälzer verschiedenster Spritzgießbücher / Videos, mein ich das Prinzip beim Spritzguss zu verstehen.
      Leider zeigen keine der Bücher irgendeine Planung des Kniehebels.

      Ich habe mir die Kräfteverhältnisse eines Spannsystems vom Kniehebel noch einmal genauer angesehen, auch wenn es kein 5-Punkt ist, kann ich das vielleicht besser andeuten.
      (Quelle: Bild aus dem Europaverlag Fachkunde Kunststofftechnik.)

      Es gibt also die Zuhaltekraft, die durch die maximale Holmdehnung festgelegt wird.
      Es gibt die Werkzeugauftriebskraft, welche beim Einspritzen/ inklusivem Nachdruck auftritt, die auf die Holme als Zugkraft wirkt.
      Dann gibt es die Schließkraft ( also die Flächenpressung zwischen beiden Werkzeughälften) die größer sein muss wie die Werkzeugauftriebskraft.
      Richtig?
      Zur Erreichung einer höheren Schließkraft, muss also der Kniehebel durch eine der Aufspannplatten verschiebbar sein, um den Nullpunkt des Kniehebels zu verstellen.
      Dafür soll es scheinbar Messsysteme in der Schließeinheit geben.
      Die Anbringung dieser Messsysteme habe ich nicht, bzw erstmal nicht das Budget.
      Wie würde ich also den Nullpunkt bestimmen, sodass die Schließkraft größer ist wie die Werkzeugauftriebskraft.
      Kann man sagen, wenn der Kniehebel in seiner optimalen Position ausgestreckt ist und keine Kraft zwischen den Werkzeugen erzeugt, sondern nur fluffig anliegt, dann eine Aufspannplatte um X mm nach vorne bewegen?


      Andere Aussage die ich so nicht ganz verstanden habe.
      Werkzeugauftriebskraft < Schließkraft < Zuhaltekraft wurde hier im Forum mal genannt.

      Die Werkzeugauftriebskraft und die Schließkraft bringen doch beide auf die Holme eine Zugkraft auf, oder?

      Wenn ich nun eine Werkzeugauftriebskraft, ungefähr zurückgerechnet mit dem Werkzeuginnendruck, von 100 kN habe, muss die Schließkraft wenn ich 10% drauf rechne nach Adam Riese 110 kN groß sein.

      Wirken in dem Falle dann nicht schon 210 kN als Zugkraft auf meine Holme?
      Dateien
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    • Einfach erstmal ein Versuch der Erklärung zu den Kräften der Schließeinheit. Komisch ist, dass diese bei den verschiedenen Herstellern und Nutzern oft unterschiedlich benannt werden.
      1.) Schließkraft: Ist eigentlich die Kraft, die die Maschine aufbringen muss, das Werkzeug zu schließen (zu bewegen) bis maximal die beiden Hälften "fluffing" aneinander liegen.
      2.) Zuhaltekraft: Ist eigentlich die Kraft, mit der das Werkzeug nach dem Verriegeln der Kniehebel und beim Spritzen zugehalten wird.
      3.) Auftriebskraft: Ist die Kraft, die wirkt wenn gespritzt wird = Die Kraft, die der Einspritzdruck bzw. Massedruck auf Grund der projizierten Fläche der Kavität in der Trennebene aufbringt und damit versucht, die Werkzeughälften wieder zu öffnen.
      Zitat: Dann gibt es die Schließkraft ( also die Flächenpressung zwischen beiden Werkzeughälften) die größer sein muss wie die Werkzeugauftriebskraft.
      Richtig?
      Nach obiger Definition ist es nicht die Schließkraft sondern die Zuhaltekraft.
      Zitat: Dafür soll es scheinbar Messsysteme in der Schließeinheit geben. Man kann tatsächlich darauf verzichten, wenn man z.B. mit Stellschrauben arbeitet. Dabei ist die Steigung der Schrauben bekannt und man kann also über den Weg die Vorspannung errechnen.
    • Vielen Dank für die Korrektur der eigentlichen Begriffe ;)

      Nun geht bei mir ein Beispiel nicht aus dem Kopf, nachdem ich ein Video zu einem Kniehebel gesehen habe.

      Hier in dem Link, befindet sich ein Video etwas weiter unten Namens ELIOS 7500-4200 24+24 cavity flat lid
      netstal.com/de/elios.html
      Es soll nicht der Werbung dienen, ich finde jedoch kein anderes Video derzeit, was so eine Bewegung des Kniehebels erledigt.

      Und Zwar von 0.08 sekunde bis zur 0.18 sekunde ist ein 5 Punkt Kniehebel zusehen.

      Warum macht der Kniehebel in zwischen sekunde 0.12 und 0.13 des Videos einen millisekunden abbremser und beginnt dann weiter in seine optimale Position zu fahren.
      Liegt es daran das während des kurzen stops, die Werkzeugformen komplett geschlossen sind und erst dannach die notwendige Spannkraft zwischen beiden Werkzeughälften aufbringt?

      Ich konnte die Bewegung auch an einer Spritzgießmaschine auf einer Messe betrachten.
    • also ich kann das Video leider nicht ruckfrei sehen
      (wahrscheinlich ist die Datenmenge für mein SeehoferHightechlandbayernsuperinternetanschluss zu viel)
      aber ich vermute, es wird der Punkt des Formschlusses sein, an dem erst das ganze Spiel in allen Gelenken/Flächen usw. verbraten wird, bevor die Schließkraft sich aufbaut.
      Im allgemeinen wird bis zu diesem Punkt auch noch mit Niederdruck gefahren (Werkzeugschutz)
      Erst nach Überschreiten dieser Wegmarke geht die Hydraulik/Elektrik auf Hochdruck bzw. volle Power.
      Gruß
      Hans
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    • Ja, bei uns ist das Netzwerk noch komfortabler. = keine Darstellung ==> zu hause mal ansehen.
      Aber:
      Oft oder meistens ist es so, dass man den Großteil des Schließweges, bei dem kein Schaden für das Werkzeug entstehen kann, recht schnell fährt und erst kurz vor dem Eintauchen der Führbolzen des Werkzeuges recht langsam das Ende des Schließhubes fährt. Grund ist, das z.B. bei langsamerer Bewegung die Werkzeugsicherung genauer arbeiten kann auf Grund der weniger beschleunigten Massen. Toleranzwerte werden so z.B. bei ungeregelten Bewegungsabläufen nicht so stark überfahren.


      Nachtrag:
      Als Anhang der Versuch diese Abstufung als Kopie einer Bildschirmseite darzustellen. Wir haben zwar keine Kniehebelmaschinen, aber der Ablauf bei einer hydraulischen ist praktisch identisch. Man könnte sogar noch mehr Geschwindigkeiten und Schritte (Zwischenstop) programmieren, wenn z.B. an bestimmten Positionen Kerne eingefahren werden müssen.
      So, nach ´ner 1/4Std. läuft das Video auch durch - ohne Zwischenstopp des Kniehebels.
      Vorteil eines Kniehebels ist übrigens auch, dass er mit zunehmender Strecklage konstruktionsbedingt langsamer wird.
      Dateien

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