Kniehebel oder Zweiplattenmaschine? Schließsysteme im Vergleich
Jede Druckgießmaschine muss das Werkzeug geschlossen halten, während Metall unter hohem Druck eingeschossen wird. Wie das geschieht, hängt vom Schließsystem ab. Kniehebelmaschinen nutzen ein mechanisches Hebelsystem und die elastische Dehnung der Säulen; Zweiplattenmaschinen verriegeln die Säulen und bauen die Kraft hydraulisch auf. Beide Prinzipien sind bewährt, unterscheiden sich aber in Aufbau, Platzbedarf, Einrichtung und Wartung.
Worin unterscheiden sich Kniehebel- und Zweiplatten-Schließeinheit?
Eine Kniehebelmaschine hat drei Platten. Ein Hydraulikzylinder streckt ein Hebelsystem, bis es nahezu vollständig gestreckt ist; dadurch werden die Säulen vorgespannt und die Schließkraft mechanisch erzeugt. Eine Zweiplattenmaschine hat weder Abstützplatte noch Kniehebel. Die bewegliche Platte wird mit den Säulen verriegelt, anschließend bauen kurzhubige Hydraulikzylinder die Schließkraft auf.
Welches System besser passt, hängt eher von Maschinengröße, Werkzeugabmessungen, verfügbarer Hallenfläche und den Instandhaltungsmöglichkeiten des Betriebs ab als vom Prinzip allein.
So funktioniert eine Kniehebel-Schließeinheit
Die Kniehebelmaschine besteht aus fester Formaufspannplatte, beweglicher Formaufspannplatte und Abstützplatte, verbunden durch die Säulen. Zwischen beweglicher Platte und Abstützplatte sitzt der Kniehebel. Ein vergleichsweise kleiner Hydraulikzylinder bewegt das Hebelsystem; nahe der Strecklage steigt die Kraftübersetzung stark an. Wenn die Werkzeughälften aufeinandertreffen, läuft der Kniehebel weiter in seine verriegelte Stellung und dehnt die Säulen elastisch. Diese Dehnung erzeugt die Schließkraft.
Da die Kraft davon abhängt, wie weit die Säulen gedehnt werden, muss der Plattenabstand an die Werkzeughöhe angepasst werden. Das geschieht durch Verfahren der Abstützplatte entlang der Säulen über die Einbauhöhenverstellung. Die Wärmeausdehnung des Werkzeugs in der Produktion verändert die wirksame Vorspannung, weshalb die Schließkraft überwacht und bei Bedarf nachgestellt werden sollte.
Typische Stärken
Schnelle Schließ- und Öffnungsbewegungen, eine mechanisch verriegelte Stellung und ein vergleichsweise geringes Hydraulikvolumen für die Schließbewegung.
Typische Verschleißpunkte
Bolzen und Buchsen im Hebelsystem, die Schmierung, die Mechanik der Einbauhöhenverstellung sowie ungleichmäßige Säulenbelastung durch Verschleiß oder Fehlausrichtung.
So funktioniert eine Zweiplatten-Schließeinheit
Eine Zweiplattenmaschine hat nur die feste und die bewegliche Platte. Fahrzylinder bewegen die bewegliche Platte schnell in die Schließposition. Anschließend greifen Verriegelungselemente, etwa geteilte Muttern an der beweglichen Platte, in Nuten der Säulen ein. Zum Schluss bringen kurzhubige Schließzylinder die Schließkraft auf, indem sie die Säulen ziehen.
Da die Kraft hydraulisch erzeugt wird, lässt sie sich über den Druck einstellen und hängt nicht in gleicher Weise von einer mechanischen Vorspannung ab. Unterschiedliche Werkzeughöhen werden innerhalb des Verriegelungsbereichs der Säulen aufgenommen statt über eine separate Einbauhöhenverstellung. Ohne Abstützplatte und Kniehebel ist die Maschine in der Regel kürzer als eine vergleichbare Kniehebelkonstruktion.
Typische Stärken
Kompakte Baulänge, direkt über den Druck eingestellte Schließkraft und, je nach Konstruktion, gute Zugänglichkeit des Werkzeugbereichs.
Typische Verschleißpunkte
Verriegelungsmuttern und Säulennuten, Dichtungen der Schließzylinder, das Druckhalteverhalten und die Sensorik zur Überwachung von Verriegelung und Position.
Kniehebel- und Zweiplattenmaschine im direkten Vergleich
| Kriterium | Kniehebelmaschine | Zweiplattenmaschine |
|---|---|---|
| Krafterzeugung | Mechanisch über elastische Säulendehnung | Hydraulisch über Schließzylinder nach der Verriegelung |
| Platten | Drei (fest, beweglich, Abstützplatte) | Zwei (fest, beweglich) |
| Anpassung an die Werkzeughöhe | Einbauhöhenverstellung der Abstützplatte | Innerhalb des Verriegelungsbereichs der Säulen |
| Baulänge | Länger durch Kniehebel und Abstützplatte | In der Regel kompakter |
| Krafteinstellung | Über die Vorspannung; beeinflusst durch Werkzeugtemperatur | Über den Hydraulikdruck |
| Wartungsschwerpunkt | Hebelsystem, Schmierung, Verstellmechanik | Verriegelung, Zylinderdichtungen, Hydraulik |
Die Kniehebel-Schließeinheit ist seit Langem über viele Baugrößen von Druckgießmaschinen verbreitet. Zweiplattenkonstruktionen werden von mehreren Herstellern angeboten, häufig in größeren Baugrößen, wo die geringere Baulänge und der Wegfall eines schweren Hebelsystems besonders ins Gewicht fallen. Eine kürzere Maschine kann auch die Anordnung der Peripherie wie Entnahmeroboter und Sprühgeräte vereinfachen; unser Beitrag Automation in der Druckgusszelle beschreibt die typische Ausrüstung rund um die Maschine.
Was das Schließsystem beim Gebrauchtkauf bedeutet
Bei einer Gebrauchtmaschine verändert das Schließprinzip vor allem, worauf bei der Besichtigung zu achten ist. Bei Kniehebelmaschinen zeigt sich Spiel im Hebelsystem oft als ungleichmäßige Säulendehnung oder als Gratbildung auf einer Werkzeugseite. Bei Zweiplattenmaschinen stehen der Zustand der Verriegelungselemente und die Fähigkeit der Schließzylinder, den Druck zu halten, im Mittelpunkt.
In beiden Fällen liefert eine Messung der Säulendehnung unter voller Schließkraft objektive Informationen über die Kraftverteilung. Wird Verschleiß festgestellt, lässt sich die Schließeinheit oft durch eine gezielte Instandsetzung wiederherstellen; FISS bietet die Überholung von Druckgießmaschinen an.
Prüfpunkte an der Schließeinheit
- Schließprinzip und Nennschließkraft anhand der Dokumentation bestätigt
- Säulenabstand und Einbauhöhenbereich mit dem Werkzeug abgeglichen
- Säulendehnung an allen Säulen unter voller Schließkraft gemessen
- Kniehebel: Spiel in Bolzen und Buchsen, Schmiersystem funktionsfähig
- Kniehebel: Einbauhöhenverstellung läuft über den gesamten Bereich leichtgängig
- Zweiplatten: Verriegelungsmuttern und Säulennuten ohne Schäden
- Zweiplatten: Schließzylinder halten den Druck ohne merklichen Abfall
- Plattenparallelität im geschlossenen Zustand gemessen
- Hallenfläche und Zugänglichkeit für die Peripherie im geplanten Layout geprüft
Häufige Fragen
Ist ein Schließsystem grundsätzlich besser?
Nein. Beide Prinzipien sind im Druckguss etabliert. Die passende Wahl hängt von Maschinengröße, Werkzeug, Layout und Instandhaltungsmöglichkeiten ab.
Warum ändert sich die Schließkraft einer Kniehebelmaschine in der Produktion?
Das Werkzeug dehnt sich beim Aufheizen aus und vergrößert die Säulendehnung in der verriegelten Stellung. Ohne Überwachung und Nachstellung kann die tatsächliche Kraft vom Sollwert abweichen.
Beeinflusst das Schließsystem die Gussqualität?
Indirekt. Ungleichmäßige oder zu geringe Schließkraft kann Gratbildung und Maßabweichungen verursachen. Entscheidend ist, dass die Kraft unabhängig vom Prinzip ausreicht und gleichmäßig verteilt ist.
FISS hilft, das passende Schließkonzept zu finden.
Sehen Sie sich das aktuelle Angebot gebrauchter Druckgießmaschinen an und lassen Sie FISS die verfügbaren Maschinen mit Ihren Werkzeugabmessungen, der benötigten Schließkraft und Ihrem Layout abgleichen.
