AT395557B - Spritzgussvorrichtung zur herstellung von formteilen aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spritzgußvorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff, miteiner Plastifiziervorrichtung.die einen Plastifizierzylinder und eine in diesem angeordnete, miteinem Rotationsantrieb in Antriebsverbindung stehende Schnecke aufweist, wobei im Plastifizierzylinder dran vom Rotationsantrieb abgewendeten S timende der Schnecke eine Austragöffnung und im Bereich des von diesem 5 abgewendeten Endbereichs der Schnecke eine Zufuhröffnung für Kunststoff, insbesondere Kunststoffgranulat, zugeordnet ist und wobei die Schnecke mit einer Einspritzeinheit bewegungsverbunden ist, die einen parallel zur Längsachse der Schnecke sich erstreckenden Einspritzantrieb aufweist, wobei der Rotationsantrieb und der Einspritzantrieb über ein Wechselgetriebe an einem beiden gemeinsamen Antriebsmotor angeschlossen sind, sowie mit im Bereich der Plastifiziervorrichtung und der Einspritzvorrichtung angeordneten Meßwertgebern, die über eine 10 Steuer- und Überwachungsvarrichtung mit dem Rotationsantrieb bzw. dem Einspritzantrieb schaltverbunden sind.

Aus der DD-PS 259 378 ist ein gemeinsamer Antrieb für den Rotationsantrieb und den Einspritzantrieb der Schnecke bekannt. Der Einspritzantrieb und der Rotationsantrieb werden dabei wahlweise überein Wechselgetriebe mittels des gemeinsamen Antriebsmotors angetrieben. Diese bekannte Vorrichtung dient vor allem zur Herstellung groBvolumigerBlas- oder Elastformteile. Dies hat den Nachteil, daß vor allem der Überwachung des Staudrucks und 15 insbesondere den hohen Geschwindigkeiten zum Durchführen der Einspritzbewegung nicht einwandfrei Rechnung getragen werden kann. Ebenfalls müssen Antriebsmotore mit erheblich höheren Leistungen verwendet werden.

Weiters ist auch eine Antriebsanordnung, insbesondere für Spritzgießmaschinen bekannt, gemäß DD-PS 135 876, bei der ein Elektromotor mit variabler Drehzahl direkt übrar eine Schaltkupplung, gegebenenfalls über zusätzliche Maschinenelemente die Plastifizierschnecke antreibt. An die Antriebswelle des Elektromotors können 20 Hydropumpen zum Antrieb der Druckstromverbraucher der Schließeinheit und der Spritzeinheit angeflanscht sein.

Des weiteren ist es auch bereits bekannt, daß der Kolben oder der Zylinder des Einspritzantriebes in Längsrichtung zur Schnecke mit dieser bewegungsverbunden und auf einem Traggestell bzw. Schlitten abgestützt ist.

Eine derartige Ausbildung, bei der der Kolben oder der Zylinder des Einspritzantriebs mit der Schnecke bewegungsverbunden und auf einem Traggestell der Spritzgußvorrichtung abgestützt ist, ist des weiteren auch aus 25 der CH-PS 428 194 und der DE-AS 22 09 079 bekannt.

Des weiteren sind auch Spritzgußmaschinen bekannt, gemäß US-PS 3,941,549, bei welchen ein Druckmitteltank für das Druckmittel zum Betätigen der Einspritzeinheit auf einen Schlitten der Anpreßeinheit angeordnet ist.

Bei derartigen Vorrichtungen zum Herstellen von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen hat der Spritzguß bzw. haben Spritzgußmaschinen eine große Bedeutung erlangt. Diese Maschinen werden vor allem beim 30 Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoffen, wie beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC), eingesetzt Um den unterschiedlichen Festigkeitsanfoiderungen solcher Formteile bei einem möglichst geringen Materialeinsatz und Teilegewicht wirtschaftlich entsprechen zu können, wurden eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, um die einzelnen Parameter des Spritzgießverfahrens zur Herstellung derartiger Formteile zu überwachen und zu steuern. In Verbindung damit wurden zur Durchführung dieses Verfahrens auch mechanisch unterschiedlich aufgebaute 35 Spritzgießvorrichtungen eingesetzt So hat man die Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen in Kolben- und Schneckenspritzgußmaschinen unterteilt Bei den Kolbenspritzgußmaschinen kann die Plastifizierung des eingesetzten Kunststoffgranulats entweder durch entsprechende Wärmezufuhr im Zylinder oder durch eine zusätzlich zum Zylinder angeordnete Schnecke erfolgen.

Bei den Schneckenspritzgußmaschinen erfolgt dagegen das Plastifizieren der Schmelze und das Austragen der 40 Schmelze aus dem Zylinder bzw. das Einpressen der Schmelze in die Formen durch die Plastifizierschnecke selbst.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen von Formteilen mit einer Schneckenspritzgußmaschine wird die Schnecke über einen Rotationsantrieb in Drehbewegung versetzt und fördert von einem dem Rotationsantrieb näher liegenden Einlaß für KunststofFgranulat dieses Kunststoffgranulat unter gleichzeitiger Plastifizierung in Richtung einer im Bereich eines vom Einlaß abgewendeten Stimendes der Schnecke angeordneten Austragöffnung. Nachdem 45 die plastifizierte Schmelze nicht kontinuierlich in die Form eingetragen wird, ist es erforderlich, einen Vorrat von plastifizierter Kunststoffschmelze im Schneckenzylinder aufzubauen. Um dabei eine Überbeanspruchung des Materials im Bereich der Schnecke bei unverändert guter Durchmischung und Plastifizierung zu vermeiden, wird diese durch den aufgrund der Förderung im Bereich der Austragöffnung erzeugten Druck in eine der Austragöffnung entgegengesetzten Richtung relativ gegenüber einem die Schnecken aufnehmenden Zylinder verschoben. Um dabei 50 eineausreichendePlastifzierungundHomogenisierungderKunststoffschmelzezueneichen,wirdeinMindestdruck, der zwischen der Schnecke undder Austragsöffnungerreichtwerdenmuß,vorgegeben unddie Schnecke in Richtung der Austragöffnung mit einer entsprechenden Gegenkraft beaufschlagt, die ein Ausweichen nur bei Überschreiten dieses Mindestdruckes ermöglicht. Ist dann ein zur Füllung der Form ausreichendes Volumen an plastifizierter Kunststoffschmelze hergestellt, wird die Drehbewegung der Schnecke beendet und die Schnecke mit einem 55 Einspritzantrieb rasch in Richtung der Austrittsöffnung bewegt und dadurch die plastifizierte Kunststoffschmelze in den Formhohlraum zur Herstellung des Formteiles eingespritzt. Da zum Einspritzen der plastifizierten Kunststoffschmelze in den Formhohlraum sehr hohe Drücke notwendig sind, wurden bei bekannten Vorrichtungen der -2-

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Rotationsantrieb und der Einspritzantrieb mit voneinander unabhängigen Antriebsmotoren angetrieben.

Bei einer weiteren bekannten Spritzgußmaschine ist als Rotationsantrieb für die Schnecke ein Getriebe vorgesehen, welches die Drehbewegungen von einem Elektromotor auf die Schnecke überträgt. Die Schnecke ist überdies mit einem Kolben einer Zylinder-Kolben-Anordnung, der achsparallel zur Schnecke angeordnet ist, bewegungsverbunden. Durch Eindringen von Druckmittel zwischen dem Zylinder und dem Kolben konnte die Schnecke relativ zum Schneckenzylinder in Richtung ihrer Längsachse hin und her verschoben werden. Dazu war das Antriebsritzel des Rotationsantriebes in Keilnuten der Schneckenwelle verschiebbar angeordnet Über die entsprechende Steuerung des Druckmitteldtuckes zwischen dem Kolben und dem Zylinder des Einspritzantriebes kann durch Aufbringen einer entsprechenden Gegenkraft mittels des Einspritzantriebes ein gewünschter Staudruck zwischen der Schnecke und dem Schneckenzylinder im Bereich der Austragöffnung aufgebaut werden. Je nach Steuerung der Gegenkraft konnte sich dann die Schneckebei zunehmendem Volumen der plastifizierten Kunststoffschmelze von der Austragöffiiung wegbewegen. Liegt ein ausreichend großes Volumen an plastifizierter Kunststoffschmelze im Bereich der Austrittsöffnung vor, so wird über den Einspritzantrieb Druckmittel zugeführt und, entsprechend einem gewünschten Druck und damit Geschwindigkeitsverlauf, wird die Schnecke in Richtung der Austrittsöffhung vorbewegt und die plastifizierte Kunststoffschmelze wird in den Formhohlraum eingepreßt bzw. eingespritzt. Um diesen Einpreß- bzw. Einspritzdruck entsprechend lange aufrecht erhalten zu können ist es notwendig, den Antriebsmotor für die Druckmittelversorgung ständig laufen zu lassen um Leckölverluste auszugleichen. Dazu kommt, daß zwei unterschiedliche Steuerungssysteme sowohl Druckmittelantrieb als auch für einen elektromotorischen Antrieb vorgesehen werden mußten.

Es wurden daher weiters Spritzgußmaschinen bekannt, bei welchensowohl der Rotationsantrieb für die Schnecke als auch der Einspritzantrieb durch einen Druckmittelantrieb gebildet werden. In diesem Fall ist eine zentrale Druckmittelaufbereitung vorgesehen und es müssen relativ große Druckmittelmengen mit hohem Druck hergestellt werden um die entsprechenden Leistungen für die Rotationsbewegung der Schnecke als auch für den Vorschub bzw. das Aufbringen der Gegenkraft mit dem Einspritzantrieb zur Verfügung zu stellen. Abgesehen von dem installationstechnischen Aufwand sowie den durch die Hydrauliksteuerung bedingten Schaltzeiten und den hohen Kosten derartiger Druckmittelaufbereitungsanlagen ist der Energieeinsatz zum Betrieb derartiger Spritzgußmaschinen sehr hoch.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgußvorrichtung zum Herstellen von Formteilen der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei ein Betrieb mit dieser einfach aufgebauten Spritzgußvorrichtung einen geringeren Energieaufwand erfordert Darüber hinaus soll es auch möglich sein, die Vorrichtung mit weniger Einzelteilen und einem geringeren Materialaufwand herzustellen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß eine Maximalleistung des Antriebmotors zumindest der größeren der für die Rotationsbewegung oder die Einspritzbewegung erforderlichen Leistung entspricht jedoch kleiner ist als die Summe der beiden Leistungen, und über eine Kupplungsvorrichtung ein Abtrieb des Wechselgetriebes zur gemeinsamenRotationmitder Schnecke gekuppeltist, oder daßein weiterer AbtriebdesWechselgetriebes über eine Kupplungsvorrichtung über eine Druckmittelpumpe, die über Steuerglieder und ein Leitungssystem mit einem Druckmittelmotor, insbesondere einem Zylinder und einem Kolben, verbunden ist, mit dem Einspritzantrieb gekuppelt ist. Dadurch ist es möglich, bei derartigen Spritzgußmaschinen eine Antriebsleistungsoptimierung einfach vorzunehmen, wobei trotzdem eine universelle Anpassung an unterschiedliche Bauformen nämlich nur mit mechanischen Antrieb für die Rotationsbewegung und die Einspritzbewegung oder mit kombinierten mechanischen und Druckmittelantrieb für die Rotationsbewegung und die Einspritzbewegung möglich ist. In jedem Fall liegt aber der Vorteil darin, daß die Steuerung der Einzelbewegungen mit nur einer Steuer- und Überwachungsvorrichtung für den zentralen Antriebsmotor erfolgen kann. Dementsprechendkönnen der steuerungstechnische Aufwand und damit auch die Schaltzeiten erheblich verringert werden. Dies ermöglich aber andererseits ein genaues Steuern des Plastifizier- und des Einspritzvorganges, sodaß formstabilere Formteile bei geringerem Materialeinsatz erzielt werden können.

Nach einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß der Abtrieb des Wechselgetriebes über eine Kupplungsvorrichtung mit der Schnecke gekuppelt ist, wodurch aufwendige Druckmittelanlagen und entsprechende Sicherheits- und Steuervorrichtungen eingespart werden können.

Es ist aber auch möglich, daß der weitere Abtrieb des Wechselgetriebes über die Kupplungsvorrichtung mit einem als Gewindemutter ausgebildeten Antriebsrad gekuppelt und in Richtung der Längsachse der Schnecke bewegungsfest auf einem mit derselben verbundenen Übertragungsteil abgestützt ist, wodurch es nunmehr möglich ist, nur mit einem zentralen elektrischen Antriebsmotor eine derartige Vorrichtung zu betreiben.

Vorteilhaft ist es aber auch, wenn zwischen dem gemeinsamen Antriebsmotor und der Gewindespindel ein Wendegetriebe angeordnet ist. Dadurch kann ein rascher Wechsel der Drehrichtung der Schnecke erzielt werden.

Nach einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß das Antriebsrad in einem Gehäuse des Wechselgetriebes inRichtungderLängsachseder Schnecke unverschieblich und auf einer im Traggestell abgestützten Gewindespindel -3-

AT 395 557 B verstellbar gehaltert ist. Dadurch ist es möglich, eine Relativbewegung des Schlittens gemeinsam mit dem Wechselgetriebe gegenüber dem feststehenden Traggestell durchzuführen, wobei der Antrieb durch den gemeinsamen dem Wechselgetriebe zugeordneten Antriebsmotor erfolgt.

Vorteilhaft ist es aber auch, wenn dem Übertragungsteil, insbesondere dem Antriebsrad, eine Haltevorrichtung 5 zugeordnet ist, weil dadurch eine Lagefixierung des Antriebsrades gegenüber der Gewindespindel und somit auch des Wechselgetriebes mit der Schnecke »reicht wird.

Weiters ist es aber auch möglich, daß in dem Leitungssystem zwischen der Druckmittelpumpe und dem Druckmittelmotor ein Druckmittelspeicher angeoidnet ist, wodurch bei einzelnen Bewegungen die einen schlagartigen erhöhten Druckmittelverbrauch »fordern, dieser durch den Druckmittelspeicher abgedeckt werden kann und 10 die Gesamtantriebsleistung dementsprechend niederer angesetzt werden kann.

Von Vorteil ist es aber auch, wenn der Kolben oder der Zylinder in Längsrichtung der Schnecke mit dieser bewegungsverbunden undauf einem Traggestell bzw. Schlitten abgestützt ist. Dadurchkönnen die bereits bewährten und bekannten Bauelemente verwendet werden und die Überwachung des Stau- bzw. Einspritzdruckes kann durch den Druck im Druckmittel überwacht werden. IS Weiters ist es auch möglich, daß der Einspritzantrieb eine Antriebshülse aufweist, die zumindest auf einer Seite mit einer Zahnstange versehen ist, durch die eine Antriebswelle, die mit dem Rotationsantrieb verbunden ist, hindurchgeführt ist und auf ihrem der Schnecke zugewandten Ende über einer Nachstellvorrichtung mit einem zur Längsachse parallelen Verstellweg auf der Schnecke abgestützt ist. Durch eine derartige Ausbildung kann eine kompakte Bauweise der Spritzeinheit erreicht werden und es können trotz eines vollelektrischen Antriebes die 20 Drücke zwischen der Schnecke und der Austragöffnung unter Verwendung eines Druckmittels überwacht werden, welches gleichzeitig zum Aufbringen des Nachdruckes verwendet werden kann. Dadurch kann der gemeinsame elektrische Antriebsmotor während des Nachdruckvorganges stillgesetzt werden.

Vorteilhaft ist es aber auch wenn einem Antriebsrad der Zahnstange des Einspritzantriebes oder dem Schlitten eine Haltevorrichtung zugeordnet ist, die über die Steuer- und Überwachungsvorrichtung mit einem im Bereich der 25 Nachstellvorrichtung angeordneten Meßwertgeber zur Ermittlung des in Richtung der Längsachse der Schnecke wirkenden Staudruckes zusammengeschaltet ist, da die vorhandenen Übertragungselemente zur Ausübung des Einspritzvorganges gleichzeitig zum Aufbau der Rückhaltekraft verwendet werden können. Darüber hinaus ist es auch möglich, daß bei einer Anordnung der Haltevorrichtung zwischen dem Schlitten' und dem Traggestell die Kraftübertragungsvonichtung von der Rückhaltkraft entlastet werden kann. Von Vorteil ist es dabei auch, daß der 30 Druck in einem Hilfsmedium zur einfachen Überwachung der Rückhaltekraft herangezogen worden kann.

Es ist aber auch möglich, daß mit dem der Zahnstange zugewandten Antriebsrad ein Druckmittelerzeuger gekuppelt ist, der über ein Leitungssystem mit der Nachstellvorrichtung verbunden ist, wodurch die durch den Staudruck erzeugte Energie zur Druckmittelerzeugung bzw. Druckerhöhung im Druckmittel verwendet werden kann. 35 Es ist aber auch von Vorteil, wenn der Rotationsantrieb, die Einspritzeinheit sowie das Wechselgetriebe und der

Antriebsmotor mit der Steuer- und Überwachungsvorrichtung auf einem gemeinsamen Traggestell angeordnet sind und das Traggestell einen Schlitten der Anpießeinheit bildet, der über ein Maschinengestell auf einer Aufstandsfläche äbgestützt ist, da dadurch bewegliche Schläuche und Kabelverbindungen auf ein Minimum reduziert werden und die gesamte Spritzeinheit ohne umfangreicher zusätzlicher Bauteile betriebsbereit ist. Dadurch wird der 40 Abnahmetest in der Produktion vereinfacht und es können so die Herstellungskosten einer derartigen Vorrichtung verringert werden.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß das Traggestell einen Druckmitteltank mit einer darauf aufgesetzten Auffangwanne umfaßt, in welcher die druckmittelbetätigbare Zylinder-Kolben-Anordnung der Einspritzeinheit, die Steuerglieder, die Druckmittelpumpe und das diese verbindende Leitungssystem, insbesondere 45 der Druckmittelspeicher, angeordnetsind, wodurch auch bei Verwendung eines Druckmittelsystems Verschmutzungen des Hallenbodens bzw. der Maschine durch auslaufendes Öl sowohl beim Normalbetrieb als beispielsweise auch beim Leckwerden einer Druckmittelleitung oder Verschraubung vermieden wird.

Schließlich ist es auch möglich, daß ein Antriebsmotor oder ein Abtrieb des Wechselgetriebes für den Anpreßantrieb auf dem Traggestell angeordnet ist und ein mit diesem gekuppeltes Antriebsorgan insbesondere ein 50 Ritzel in eine am Maschinengestell angeordnete Zahnstange eingreift, wobei das Maschinengestell gleichzeitig Führungsorgane, insbesondere Führungssäulen, für das Traggestell lagert. Dadurch ist auch zwischen dem Antriebsmotor der Anpreßeinheit und der auf dem Traggestell angeordneten Steuer- und Überwachungsvorrichtung keine Schleifkabelanordnung »forderlich.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen gezeigten 55 Ausführungsbeispiele näher »läutert.

Es zeigen: -4-

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Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff in Seitenansicht, teilweise geschnitten und in stark vereinfachter schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Schaltschema der Überwachungs- und Steuervorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in vereinfachter schematischer Darstellung, S Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht, teilweise ge schnitten in schematischer Darstellung, bei welcher der Rotationsantrieb und der Einspritzantrieb über mechanische Übertragungselemente erfolgt,

Fig. 4 die Vorrichtung in Stimansicht gemäß den Linien (IV-IV) in Fig. 3,

Fig. 5 eine andere Vorrichtung nach der Erfindung mit einem Energierfickgewinnungssystem in Kompaktbau-10 weise, in schematischer Darstellung und Seitenansicht,

Fig. 6 die Maschine in Stimansicht, geschnitten gemäß den Linien (VI-VI) in Fig. S,

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 8 den restlichen Teil des Steuer- und Ablaufjprogramms zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-1S fahrens zur Fortsetzung der Darstellung in Fig. 7.

In Fig. 1 ist eine Spritzgußmaschine (1) zum Hastellen eines Formteils (2) in einem aus Formhälften (3,4) gebildeten Form (5) gezeigt. Die Spritzgußmaschine (1) umfaßt einePlastifiziervorrichtung (6), eine Einspritzeinheit (7), eine Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) und eine Anpreßeinheit (9), die auf einem Maschinengestell (10) angeordnet sind. 20 Die Plastifiziervorrichtung (6) weist einen Spritzzylinder (11) auf, in dem eine Schnecke (12) über einen

Rotationsantrieb (13) drehbar und über die Einspritzeinheit (7) in Richtung ihrer Längsachse (14) gemäß einem Doppelpfeil (15) verschiebbar ist. Die Schnecke (12) erstreckt sich von einer Zufuhröffhung (16), der ein Aufnahmebehälter (17) für Kunststoffgranulat (18) vorgeordnet ist, bis in den Bereich einer Austragöffnung (19). Dem Spritzzylinder (11) können Heizplatten (20), und wie schematisch angedeutet, Kühlbohrungen (21) eines 25 Kühlsystems in jeder beliebigen, aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung zugeordnet sein. Des weiteren sind im Bereich der Austragöffnungen (19) Meßwertgeber (22,23) vorgesehen, mit welchen der Druck und/oder die Temperatur einer schematisch durch Punkte angedeuteten Kunststoffschmelze (24) ermittelt werden kann. Die Kunststoffschmelze befindet sich zwischen einem Stimende(25) und der Schnecke (12) und der Austiagöffhung(19) in einem auch als Sammelraum bezeichnenden Teil des Spritzzylinders (11) mit einer Länge (26), welche dem 30 Spritzhub entspricht. Die Länge (26) des Spritzhubs definiert auch gleichzeitig jenen Weg, um den während der Herstellung der Kunststoffschmelze (24) aus dem Kunststoffgranulat (18) die Schnecke (12) von der Austragöffnung (19) wegbewegt werden kann, um jenen Vorrat an Kunststoffschmelze zu bilden, der zum Füllen eines dem herzustellenden Formteil (2) entsprechenden Formhohlraums zwischen den Formhälften (3,4) erforderlich ist.

Da die Herstellung der Kunststoffschmelze bestimmte Druck- und Temperaturverhältnisse im Spritzzylinder 35 (11) erfordert, ist die Schnecke (12) über die Einspritzeinheit (7) in Richtung da Längsachse (14) abgestützt Diese

Einspritzeinheit (7) besteht aus einem Einspritzantrieb (27), der parallel, bevorzugt konzentrisch, zur Längsachse (14) der Schnecke (12) angeordnet ist. Ein Zylinder (28) ist auf einem Traggestell (29) befestigt, beispielsweise an einem auf dem Traggestell (29) abgestützen Wechselgetriebe (30) angeflanscht. In dem Zylinder (28) ist ein Kolben (31) geführt, der mit einer Schubhülse (32), die sich über eine Stützscheibe (33) auf der Schnecke (12) abstützt, 40 verbunden ist. Die Schubhülse (32) bzw. der Kolben (31), der gemeinsam mit dem Zylinder (28) die Zylinder-Kolben-Anordnung für den Einspritzantrieb (27) bildet, wird von einer mit der Schnecke (12) drehfest verbundenen Antriebswelle (34) durchsetzt, die auf ihrem dem Wechselgetriebe (30) zugewendeten Ende als Keilwelle (35) ausgebildet ist und somit relativ gegenüber dem Wechselgetriebe (30) in Richtung des Doppelpfeils (15) verstellbar ist 45 Das Wechselgetriebe (30) bildet gleichzeitig auch den Rotationsantrieb (13) für die Schnecke (12). Dieses

Wechselgetriebe (30) wird von einem zentralen Antriebsmotor (36) beaufschlagt.

Ein weiterer Abtrieb des Wechselgetriebes (30) ist mit einer Druckmittelpumpe (37) gekuppelt, die einen Teil einer hydraulischen Übertragungsvorrichtung zwischen dem Wechselgetriebe (30) und dem Einspritzantrieb (27) darstellt. Die Druckmittelpumpe (37) saugt Druckmittel aus einem Druckmitteltank (38) an und fördert das 50 Druckmittel über Steuerglieder (39) zu einem Druckmittelspeicher (40), einem Anpreßantrieb (41) der Anpreßeinheit (9) sowie einem Zylinderraum (42) zwischen dem Zylinder (28) und dem Kolben (31) des Einspritzantriebes (27). Von den S teuergliedem (39) führt eine Rückleitung (43) in den Druckmitteltank (38), die gemeinsam mit einer Saugleitung (44) und Verbindungsleitungen (45) bis (48) das Leitungssystem für die hydraulische Übertragungsvorrichtung bildet In dem Zylinderraum (42) ist ein weiterer Meßwertgeber (49) angeordnet, der 55 ebenfalls mit der Steuer- und Überwachungsvorrichtung über einen schematisch angedeuteten Datenbus (50) verbunden ist. Alle Elemente der hydraulischen Übertragungsvorrichtung, wie die Druckmittelpumpe (37), der Druckmitteltank (38), die Steuerglieder (39), der Druckmittelspeicher (40), der Anpreßantrieb (41) sowie der -5-

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Einspritzantrieb (27), die Rückleitung (43), die Saugleitung (44), und die Verbindungsleitungen (45) bis (48) sind in bzw. oberhalb einer Auffangwanne (51) für das Druckmittel, insbesondere Hydrauliköl, angeordnet, sodaß auch bei einem Bruch der die einzelnen Leitungen bildenden Rohre eine Verschmutzung der Werkshalle bzw. der Spritzgußmaschine (1) verhindert wird. 5 In Fig. 2 ist das Antriebsschema dar Spritzgußmaschine (1) in stark vereinfachter schematischer Darstellung gezeigt

Die Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) umfaßt ein Frequenzsteuerglied (52) für den Antriebsmotor (36), der beispielsweise durch einen Wechselstrommotor gebildet ist Das Frequenzsteuerglied (52) wird beispielsweise von zwei Vergleichern (53, 54) beaufschlagt wobei in dem Vergleich» (53) die von einem Rechner (55) 10 vorgegebenen Soll-Werte für eine Drehzahl, diebeispielsweise auf einen Drehzahlgeber (56) eingestellt werden, mit der mit einem am Antriebsmotor (36) angeordneten Meßwertgeber (57) abgegriffenen Drehzahl oder beispielsweise auch mit einer Drehzahl eines Meßwertgebers (58), der im Wechselgetriebe (30) auf der Antriebswelle (34) angeordnet ist verglichen werden kann. Wird nun zwischen der mit dem Meßwertgeber (57) und (58) festgestellten Drehzahl und der mit dem Drehzahlgeber (56) vorgewählten Drehzahl eine Differenz festgestellt so wird über den 15 Ausgang des Vergleichers (53) ein entsprechendes Steuersignal oder beispielsweise eine der Änderung entsprechen de Analogspannung an den Vergleicher (54) angelegt und diese mit einem Meßwert eines Frequenzwertgebers (59) verglichen. Entsprechend dem Vergleichsergebnis wird nun das Frequenzsteuerglied (52) zu einer Veränderung der Frequenz, die zu einer Erhöhung oder Verringerung der Drehzahl des Antriebsmotors (36) führt beaufschlagt. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Wechselgetriebes (30) und der in der Zeichnung gezeigten Stellung von 20 Schiebeblöcken (60) und (61) kann z. B. ein Leistungsanteil von 80 % auf die Antriebswelle (34) und cm Leistungsanteil von 20 % auf die Druckmittelpumpe (37) übertragen werden. Diese Aufteilung der Leistung ist beispielsweise dann notwendig, warn das Kunststoffgranulat (18) mit der Schnecke (12) plasdfiziert wird. Die geringe Druckmittelmenge, die mit der Druckmittelpumpe (37) während der Rotation der Schnecke (12) gefördert wird, kann zum Aufrechterhalten eines Gegendruckes im Zylindenaum (42)bzw. zum Auffüllen des Druckmittel-25 Speichers (40) verwendet werden. Während dieser Zeit wird mit zunehmender Menge an Kunststoffschmelzc (24 > im Bereich zwischen der Austragöffnung (19) und dem Stimende (25) der Schnecke (12) diese um die Länge (26) des Spritzhubs immer weit» in Richtung des Wechselgetriebes (30) geschoben, wodurch der Kolben (31) den Zylinderraum (42) verkleinert. Um nun, wie bereits vorstehend beschrieben, die für die Plastifizierung und Aufbereitung der Kunststoffschmelze notwendigen Druck- und Temperaturverhältnisse und eine ausreichende 30 Durchmischung sicher zu stellen, wird der Zylinderraum (42) über ein Steuerglied (39) beispielsweise ein vom Rechner (55) gesteuertes Magnetventil, an die Rückleitung (43) zum Druckmitteltank (38) angelegt, in der ein Steuerventil (62), beispielsweise ein elektromagnetisch gesteuertes Servoventil, angeordnet ist. Entsprechend dem mit dem Meßwertgeb» (49) im Zylinderraum (42) festgestellten Druckmitteldmck, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit einer mit einem Meßwertgeber (63) festgestellten Lage des Kolbens (31) bzw. der Schnecke (12), wird 35 eine mehr oder weniger starke Rückhaltekraft im Zylind»raum (42) üb» das Druckmittel aufrecht erhalten, sodaß zwischen dem Stimende (25) d» Schnecke (12) und der Austragöffnung (19) ein definierter Staudruck in der Kunststoffschmelze entsteht bzw. aufrechterhalten wird.

Istnun der Kolben (31) um dieLänge (26) des Spritzhubs in Richtung des Wechselgetriebes (30) verschoben und somit eine ausreichende Menge an Kunststoffschmelze im Bereich der Austragöffnung vorhanden, so wird in 40 Abhängigkeit von dem die Länge (22) überwachenden Meßwertgeber (63) ein Signal an den Rechner (55) abgegeben. Dieses bewirkt einerseits, daß ein Stellglied (64) im Wechselgetriebe (30) den Schiebeblock (60) in Richtung des Antriebsmotors (36) wie mit strichlierten Linien angedeutet - verschiebt, wodurch ein Abtriebsrad (65) des Schiebeblocks (60) mit einem Antriebsrad (66) der Druckmittelpumpe (37) inEingriff kommt Gleichzeitig wird ein ebenfalls am Schiebeblock (60) angeordnetes Abtriebsrad (67) und ein Antriebsrad (68) außer Eingriff gebracht 45 Damit wird aber gleichzeitig die Kraftübertragung vom Schiebeblock (60) auf den Schiebeblock (61) unterbunden und die Antriebswelle (34) stillgesetzt Somit steht die gesamte Leistung des Antriebsmotors (36) für den Antrieb der Druckmittelpumpe (37) zur Verfügung. Gleichzeitig wird nunmehr der Drehzahlgeber (56) in Abhängigkeit von den mit dem Meßwertgeber (49) im Zylinderraum (42) ermittelten Druckverhältnissen gesteuert sodaß entsprechend den gewünschten Einspritzdrücken, gegebenenfalls in Abhängigkeit von d» Bewegung der Schnecke (12) über den 50 SpritzhubeinausreichenderEinspritzdruckaufgebrachtwerdenkann.Somitistesmöglich,mitdemFrequenzsteuer-glied (52) üb» die Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors (36) auch die für den Einspritzvorgang notwendigen Drückeexakt dem gewünschten Druckverlauf anzupassen. Selbstverständlich istesaberauch möglich, zurRegelung dieses Druckes im Zylinderraum (42) zusätzlich oder anstelle der Drehzahlregelung des Antriebsmotors (36) ein Steuerventil (69) anzuordnen, welches beispielsweise durch ein elektrisch betätigbares Servoventil gebildet sein 55 kann. Erfolgt die Drucksteuerung im Druckräum (42) überwiegend mit dem Antriebsmotor (36), so ist es am Ende des Einspritzvorganges jedoch möglich, den Antriebsmotor (36) und den für den Nachdruckvorgang aufzubringenden Druck lediglich über den im Druckmittelspeich» (40) vorhandenen Druckmittel Vorrat unter Verwendung -6-

AT 395 557 B des Steuerventils (69) zu regeln. Damit kann eine nicht unbeträchtliche Energieeinsparung erzielt werden.

Eine weitere Energieeinsparung wird vor allem auch dadurch erreicht, daß die Druckmittelpumpe (37) durch die Drehzahlregelung des Antriebsmotors (36) als Konstantpumpe ausgebildet sein kann, wodurch ein besserer Wirkungsgrad der Druckmittelpumpe (37) erreicht wird. Auch kann der Wirkungsgrad sowohl beim Antrieb der S Schnecke (12) für die Rotationsbewegung, als auch für die Einspritzbewegung durch die Verwendung des in seiner

Drehzahl gesteuerten Antriebsmotors zusätzlich gesteigert werden.

Ein weiterer Vorteil einer zur Durchführung dieser Verfahrensweise beschriebenen Vorrichtung liegt darin, daß mit einer einzigen Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) sowohl Drehzahlsteuerung der Schnecke (12), als auch Einspritzdruckregelung erfolgen kann. 10 Während die Leistung des Antriebsmotors (36) bei Verwendung eines Druckmittelantriebes sowohl für den

Rotationsantrieb (13) als auch für den Einspritzantrieb (27) aufgrund der höheren Verlustleistung der dann notwendigen Verstellpumpen für die Druckmittelförderung höher sein muß, ist es bei Anwendung der eifindungsgemäßen Vernichtung möglich, den Motor nur geringfügig größer auszulegen, als die Maximalleistung für den Einspritzantrieb (27) oder den Rotationsantrieb (13). Die geringfügige Mehrleistung von beispielsweise 10 % oder 15 20 % ist dabei nur dann erforderlich, wenn der Einspritzantrieb über eine hydraulische Übertragungsvorrichtung, also unter Verwendung ein«: Druckmittelpumpe (37), beaufschlagt wird.

Durch Verwendung einer Kupplung (70) ist es überdies möglich, die Druckmittelpumpe (37) vom Antriebsmotor (36) abzukuppeln.

In den Fig. 3 und 4 ist eine andere Vorrichtung (1) gezeigt, bei der für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen 20 wie in den Fig. 1 und 2 verwendet wurden.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Wechselgetriebe (30) angeordnet, welches ebenfalls von einem zentralen Antriebsmotor (36) angetrieben wird, der durch einen Gleichstrommotor oder einen Wechselstrommotor mit stufenloser Spannungs- oder Frequenzänderung gebildet sein kann.

Das Wechselgetriebe (30) unterscheidet sich von dem in Fig. 1 und 2 beschriebenen dadurch, daß über ein 25 Antriebsrad (71), welches über einen Riemen oder eine Kette angetrieben wird, ein mechanischer Einspritzantrieb (72) direkt betätigt wird. Dies«* Einspritzantrieb (72) besteht aus einem Gewindespindelantrieb, wobei das Antriebsrad (71) als Gewindemutter ausgebildet ist und dazu mit einem Innengewinde (73) ausgestattet ist. Das Antriebsrad (71) ist in einem Gehäuse (74) des Wechselgetriebes (30) in Richtung der Längsachse (14) der Schnecke (12) un verschieblich gehaltert. In das Innengewinde (73) greift eine Gewindespindel (75) ein, die im Traggestell (29) 30 abgestützt ist Das Antriebsrad (71) ist gegenüber da Gewindespindel (75) in Richtung der Längsachse (14) der Schnecke (12) verstellbar, wodurch ein Schlitten (76), in dem die Schnecke (12) in Richtung der Längsachse (14) abgestützt ist und der über eine Freischaltvonichtung (77) von den Drehbewegungen der Schnecke (12) entkuppelt ist, gemeinsam mit dem Wechselgetriebe (30), dem Antriebsmotor (36) und gegebenenfalls der Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) in Richtung des Doppelpfeils (15) relativ gegenüber dem Traggestell und dem 35 Spritzzylinder (11) verschoben oder eine Zahnradübersetzung angetrieben werden kann. Über eine schematisch angedeutete Kopplungsvorrichtung (78,79) kann der Antriebsmotor (36) wahlweise mit dem Rotationsantrieb (13) bzw. mit dem Einspritzantrieb (72) für die Schnecke (12) in Eingriff gebracht werden.

Um den Antriebsmotor (36) während der Nachdrückphase stillsetzen zu können, ist zwischen dem Traggestell (29) und der Gewindespindel (75) eineNachstellvorrichtung (80) vorgesehen. Diese Nachstellvorrichtung (80) weist 40 einen Kolben (81) auf, der in einem Zylinder (82) geführt ist Eine Zylinderachse des Zylinders (82) verläuft parallel zur Längsachse (14) der Schnecke (12). Zwischen dem Kolben (81) und dem Zylinder (82) wird ein der Gewindespindel (75) zugewandter Zylinderraum (83) eingeschlossen. In diesem Zylinderraum (83) ist ein Meßwertgeber (84) zum Überwachen eines Druckmitteldruckes eines im Zylinderraum (83) eingeschlossenen Druckmittels angeordnet Über ein Steuerglied (85), welches als elektromagnetisch verstellbares Steuerventil 45 ausgebildet sein kann, kann der Zylinderraum (83) verschlossen oder mit einem aus einer Druckmittelpumpe (37) und einem Druckmittelspeicher (40) sowie einem Druckmitteltank (38) gebildeten Leitungssystem verbunden werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Zylinderraum (83) ein möglichst kleines Volumen aufweisen soll, da er lediglich als Nachstellvorrichtung (80) dient Diese Nachstellvorrichtung (80) hat den Zweck, daß nach dem erfolgten Einspritzen, womit die Kunststoffschmelze (24) zwischen die Formhälften eingebracht wurde, ein 50 Anpreßdruck der Schnecke (12) in Richtung der Form (5) aufrecht erhalten werden kann, sodaß während des nach dem Einspritzen und Erkalten des Formteils (2) einsetzenden Schwindvorganges noch eine geringfügige Menge von Kunststoffschmelze (24) nachgepreßt werden kann. Da diese Verstellwege im Bereich von 0,1 mm bis maximal 5 mm liegen, ist nur ein geringer Weg zwischen dem Kolben (81) und dem Zylinder (82) zurückzulegen, und es weiden daher auch nur geringe Druckmittelmengen benötigt Dazu kommt, daß dieser Nachdrückvorgang geringere 55 Enddrücke erfordert als das Einspritzen der Kunststoffschmelze (24) in die Form (5). Dementsprechend kann auch mit geringerem Druck, beispielsweise von 60 bar, das Auslangen gefunden werden. Dadurch ist es möglich, mit einem kleindimensionierten Druckmittelspeicher (40) sowieeiner kleinen Druckmittelpumpe (37) das Auslangen zu -7-

AT 395 557 B finden, die lediglich die Aufgabe hat, ein eventuelles Lecköl oder zur Druckverminderung aus dem Zylinderraum (83) entferntes Druckmittel wieder in den Druckmittelspeicher (40) zu pumpen.

Wie die schematische Darstellung zeigt, ist die Druckmittelpumpe (37) Ober eine Kupplung (70) mit dem Antriebsmotor (36) gekuppelt und kann daher jederzeit zugeschaltet werden, sodaß jeweils bei jenem Arbeitsvor-S gang, für welchen eine geringere Leistung erforderlich ist, entweder während der Rotation der Schnecke (12) oder währenddesEinspritzvorganges,die Druckmittelpumpe(37)initbetrieben werdenkann. Dadurch istes möglich,den Antriebsmotor (36) ausschließlichauf die Maximalleistung während desEinspritzvorganges bzw. desPlastiffzierens auszulegen.

Gleiches gilt auch für den Antriebsmotor (36) gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 oder 2, wenn die 10 Leistung des Antriebsmotors (36) für den Einspritzvorgang höher sein muß als für das Plastifizieren des Kunststoff granulats (18).

Um nun bei einer derartigen Spritzgußmaschine (1) auch einen entsprechenden Rückhaltedruck bzw. Gegendruck zum Aufbau eines Staudrucks zwischen dem Stimende (25) der Schnecke (12) und der Austragöffnung (19) während da1 Verstellung der Schnecke (12) um die Länge des Spritzhubes zu ermöglichen - währenddessen die 15 Druckmittelzu- oder abfuhr in den Zylinderraum (83) unterbrochen ist - ist das über die Kupplungsvorrichtung (78) getrennte Antriebsrad (71) mit einer Bremsscheibe (86) einer Haltevorrichtung (87) gekuppelt Die Haltevorrichtung (87) kann beispielsweise durch eine Scheibenbremse mit einem Bremssattel, wie er bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, gebildetsein.Beientsprechendernichtselbsthemmender Auslegung derSteigungderGewindespindel (75) und des Innengewindes (73) wird der Schlitten (76) von der Austragöffnung (19) wegbewegt Die Bremsscheibe (86) ist 20 auf jenem Teil des Antriebsrades (71) angeordnet, in dem sich auch das Innengewinde (73) befindet. Damit wird die

Bremsscheibe (86) mitgenommen und gegenüber der Gewindespindel (75) verdreht Beim Ausüben einer entsprechend starken Bremswirkung kann nunmehr anhand jenes Druckes im Zylinderraum (83), welcher mit dem Meßwertgeber (84) festgestellt werden kann, ein der Verschiebung der Schnecke (12) entgegenwirkenderRückhalte-bzw. Gegendruck aufgebaut werden, der das Entstehen eines Staudrucks zwischen dem Stimende (25) und der 25 Austragöffnung (19) bewirkt Hiezu istes lediglich erforderlich, daß die durch die Haltevomchtung (87) aufgebrach te Reibungskraft auf einem der gewünschten Rückhalte- bzw. Gegenkraft entsprechenden Wert gehalten wird bzw. jeweils bei Überschreiten des Solldruckes in der Zylinderkammer (83) die Haltevorrichtung kurzzeitig - z. B. entsprechend einem Bremsvorgang bei einem Antiblockiersystem gelöst wird, bis der Druck in dem Zylinderraum (83) wieder den gewünschten Wat erreicht hat Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, 30 anstelle der Kupplungsvorrichtung (78) zwischen dem Antriebsrad (71) und der Bremsscheibe (86) eine Freischalt vorrichtung (88) anzuordnen, z. B. einen Freilauf, der eine Mimahme der Bremsscheibe (86) und dabei den die Gewindemutter bildenden Teil nur bei einer Verstellung der Schnecke (12) in Richtung der Austragöffnung (19) ermöglicht

Selbstverständlich kann aber auch eine entsprechende Kupplungsvorrichtung (78), beispielsweise eine 35 elektromagnetische oder pneumatische Kupplung, zwischen dem Antriebsrad (71) und der Bremsscheibe (86) angeordnet sein. Des weiteren istes aber auch möglich, daß die Haltevorrichtung (87) direktzwischen dem Schlitten (76) und dem Traggestell (29) angeordnet ist Ist die Spritzgußmaschine (1) jedoch mit einer Nachstellvorrichtung (80) versehen, so ist in diesem Fall die Haltevorrichtung (87) zwischen dem Schlitten (76) und einem Teil da Gewindespindel (75) anzuordnen, wie dies mit strichlierten Linien in Fig. 3 angedeutet ist In diesem Fall wird das 40 Antriebsrad (71) über die Kupplung (78) entkuppelt und die Wandermutter bzw. das Antriebsrad (71) laufen bei Verstellungen des Schlittens (76) relativ zur Gewindespindel (75) leer mit.

Der Vorteil dieser Kompaktbauweise der Spritzgußmaschine (1) besteht nunmehr darin, daß der Schlitten (76) als eigene Baueinheit vollständig vorgefertigt werden kann und daß vor allem keine Relativbewegung zwischen der Schnecke (12) und einem Gehäuse in Richtung der Längsachse (14) erforderlich ist, da der gesamte Antriebs- und 45 Steuerblockmitder Schnecke (12) mitbewegt wird. Damitkönnen auch Abnutzungen durch die ständige Verlagerung der Schnecke gegenüber den Lagerstellen im Traggestell vermieden werden.

Weiters kann die Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) auch am Schlitten (76) befestigt sein - wie mit strichlierten Linien schematisch angedeutet um einen noch kompakteren Aufbau der Einsptitzeinheit (7) zu schaffen.

Außerdem ist die Ausbildung des Einspritzantriebes (72) nicht an die gezeigte und beschriebene Ausführungs-50 form gebunden. Es ist vielmehr auch ebenso möglich, als Einspritzantrieb eine mit einem Ritzel zusammenwirkende

Zahnstange oder ähnliche Linearantriebe zu verwenden.

Wie besser aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist das die Gewindespindel (75) und Führungssäulen für den Schlitten (76) lagernde Traggestell (29) aufbeispielsweise auf einem Maschinengestell (10) gelagerten Führungssäulen verschiebbar angeordnet. 55 In den Fig. 5 und 6 ist eine andere Ausführungsvariante einer Spritzgußmaschine (1) zum Herstellen von

Formteilen (2) aus Spritzguß gezeigt, bei da da Einfachheit halba für gleiche Teile wieder gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren verwendet wurden. -8-

AT 395 557 B

Von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen unterscheidet sich diese Spritzgußmaschine dadurch, daß sowohl der Rotationsantrieb (13) als auch eine Einspritzvorrichtung (89) direkt mechanisch mit dem Wechselgetriebe (30), welches von einem Antriebsmotor (36), beispielsweise einem drehzahlsteuerbaren Elektromotor, angetrieben wird, mechanisch gekuppelt ist. Sowohl der Rotationsantrieb (13) als auch die Einspritzvorrichtung (89) sind über eine Kupplungsvorrichtung (90) vom Antriebsmotor (36) wegschaltbar bzw. mit diesem kuppelbar. Während der Rotationsantrieb (13) der Schnecke (12) beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, ähnlich wie in Fig. 3, eine Antriebswelle (34) aufweist, die mit ihrer Keilwelle (35) relativ gegenüber einer mit einem Antriebsrad (91) versehenen Antriebsscheibe (92) in Richtung der Längsachse (14) der Schnecke (12) verschiebbar ist, ist als Einspritzvorrichtung (89) ein Schlitten (94), der über ein Drucklager (95) auf der Schnecke (12) abgestützt und mit einer Zahnstange (96) verbunden ist, in die ein Antriebsrad (97), beispielsweise ein Zahnrad eingreift, vorgesehen.

Ist die Kupplungsvorrichtung (90) zwischen Antriebsmotor (36) und dem Antriebsrad (97) in Eingriff, so wird entsprechend der Bewegung des Antriebsmotors (36) der Schlitten (94) in Richtung dar Austragöffnung (19) bewegt Damit kann ein den gewünschten Erfordernissen entsprechender Einspritzdruck im Bereich der Austragöffnung (19) erzielt werden. Ist der Austragvorgang beendet, so erfolgt das Auf bringen einesNachdruckes entweder ebenfalls über die Einspritzvorrichtung (89) durch entsprechende Beaufschlagung des Antriebsrades (97) oder durch die Nachstellvorrichtung (80). Diese Nachstellvorrichtung (80) kann entsprechend da1 Ausführung, wie sie in Fig. 3 beschrieben wurde, ausgebildet sein und kann unter Zwischenschaltung einer Freischaltvorrichtung (77) die Antriebswelle (34) gegenüber dem Schlitten (94) abstützen.

Eine entsprechend der in Fig. 3 beschriebenen Ausführung ausgebildete Nachstellvorrichtung (80) kann unter Zwischenschaltung einer Freischaltvorrichtung (77) die Antriebswelle (34) gegenüber dem Schlitten (94) abstützen.

Auch bei dieser Ausführungsform ist es möglich, daß die Haltevorrichtung (87) nicht zwischen dem Traggestell (99) und dem Antriebsrad (97), sondern, wie dies beispielsweise in Fig. 6 durch strichlierte Linien angedeutet ist, zwischen dem Traggestell (99) und dem Schlitten (94) angeordnet ist. Dadurch kann die Belastung der Zahnstangen-Antriebsradverbindung verringert und damit auch der Verschleiß vermindert werden, da das Antriebsrad (97) während des Plastifiziervorganges leer mitläuft. Wie besser aus Fig. 6 zu ersehen ist, kann während des Plastifizierens des Kunststoffgranulates (18) die Kupplungsvorrichtung (90) zwischen dem Antriebsmotor (36) und dem Antriebsrad (97) gelöst sein. Die Kupplungsvorrichtung (90) zwischen diesem und einer Druckmittelpumpe (98) kann gegebenenfalls eingerückt sein, sodaß die Rückhaltekraft bzw. der Gegendruck zum Aufbau eines Staudrucks zwischen der Stirnseite (25) der Schnecke (12) und der Austragöffnung (19) durch eine Hahevorrichtung (87) aufgebaut werden kann, die beispielsweise am Antriebsrad (97) direkt angreift. Gleichzeitig kann die Energie, die durch den Staudruck auf die Schnecke (12) ausgeübt wird, dazu genutzt werden, um die Druckmittelpumpe (98) über das Antriebsrad (97) zu beaufschlagen. Diese Druckmittelpumpe (98), beispielsweise eine Zahnradpumpe, kann dazu verwendet werden, um die geringen ölmengen, diebeim Einsatz einer Nachstellvorrichtung (80) zum Auffüllen des Druckmittelspeichers (40) zum Ausgleich von Leckagen oder Druckdifferenzen benötigt werden, zu manipulieren. Damit ist es möglich, die Vorteile des Aufbringens eines Druckmitteldiuckes während des Nachdrückens mit den Vorteilen der Messung eines Druckmitteldruckes zwischen der Schnecke (12) und dem Schlitten (94) beizubehalten, und trotzdem ohne eine mit dem Antriebsmotor (36) gekuppelte Druckmittelpumpe, also im Prinzip nur mit ein»- elektrischen Antriebsquelle, das Auslangen zu finden.

Wie besonders aus diesem Ausführungsbeispiel zu ersehen ist, sind sowohl der Einspritzvorrichtung (89) als auch der Rotationsantrieb (13) sowie die Nachstellvorrichtung (80), die zugehörige Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8), der Druckmittelspeicher (40), die Druckmittelpumpe (98) sowie die zugehörigen Steuerorgane auf einem Traggestell (99) angeordnet. Dieses ist gleichzeitig als Auffangwanne (51) bzw. als Schlitten einer Anpreßeinheit (9) ausgebildet, die auf einem Maschinengestell (10) angeordnete Führungssäulen (100) aufweist. Auf den FUhrungssäulen (100) ist der durch das Traggestell (99) gebildete Schlitten verschiebbar gelagert. Zum Verstellen des Traggestdls (99) relativ zum Maschinengestell (10) kann der Anpreßantrieb (41) durch einen elektrischen Antriebsmotor (101), der mit einem Ritzel (102) gekuppelt ist, das in eine am Maschinengestell (10) befestigte Zahnstange (103) eingreift, gebildet sein. In Fig. 7 und 8 ist in Form eines Blockschaltbildes ein Ablaufschema für die Steuerung ein»* Spritzgußmaschine (1) dargestellt

Eine entsprechend dem Ablaufschema ausgebildete Steuer- und Überwachungsvomchtung (8) kann dabei sowohl unter Verwendung von analogen Steuerelementen als auch unter Verwendung von digitalen Steuerelementen, beispielsweise Mikroprozessoren oder dgl., hergestellt sein.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die S teuerung mit frei programmierbaren Steuerelementen durchzuführen und die einzelnen Verknüpfungen und Bedienungen softwaremäßig zu realisieren. Die Funktion der erfindungsgemäßen Spritzgußmaschine ist nun derart daß nach Aktivierung einer Starttaste und ein« Startfunktion überprüft wird, ob die beispielsweise in einer Speichereinheit (105) vorgegebenen Startbedingungen und Parameter erfüllt sind. Die entsprechenden Eingaben und Meldungen können auf einem Bildschirm (106) überprüft und mit einer Tastatur (107) eingegeben werden. Der Bildschirm (106) und die Tastatur (107) können auch in die Steuer- und -9-

AT 395 557 B Überwachungsvorrichtung (8) im Bereich der Spritzgußmaschine (1) eingebaut sein. Nachdem die Überprüfung der Startbedingungen abgeschlossen ist und alle Startbedingungen erfüllt sind, wird für den Fall, daß eine Haltevor-rich tung (87) angeordnet ist, die Bremse geschlossen und daran anschließend der Einspritzantrieb (27) bzw. (72) vom Antriebsmotor (36) durch Lösen der Kupplung (70) bzw. (90) abgekuppelt. 5 Darauffolgend wird nun der Antriebsmotor (36) eingeschaltet und die Schnecke (12) beginnt zu rotieren und führt somit aus dem Vorratsbehälter (17) Kunststoffgranulat (18) der Austragöffnung (19) zu, wobei durch die Reibungswirkung und die Wärme das Kunststoffgranulat plastifiziert bzw. verflüssigt wird. Da dieser Plastifiziervorgang einen ganz bestimmten Druckverlauf im Bereich zwischen der Stirnseite (25) der Schnecke (12) und der Austritts-Öffnung (19) «fordert, wird über einen Meßwertgeber (23) der Druckaufbau im Zylinder bzw. zwischen der 10 Stirnseite (25) der Schnecke (12) und der Austragöffnung (19) überwacht und jeweils miteinem vom Speicher (105) vorgegebenen Soll-Wert verglichen. Dabei ist es auch möglich, daß nicht der Druck der plastifizierten Kunststoffschmelze im Zylinder (11), sondern der Druck im Bereich des Einspritzantriebes (27) bzw. (72) oder der Nachstellvorrichtung (80) überwacht und als Referenzwert herangezogen bzw. mit entsprechend vordefinierten Soll-Werten im Speicher (105) verglichen wird. 15 Ist nun der gewünschte Druck, der durch die Überwachungs- bzw. Steuervorrichtung (8) vorgegeben ist, nicht erreicht, so wird die mit einem Meßwertgeber (35) überwachte Drehzahl der Schnecke (12) bzw. der Antriebswelle (34) durch Veränderung der Drehzahl des Antriebsmotors (36) erhöht, sodaß der Druckaufbau rascher vor sich geht Wird dann der Druck überschritten, so wird darauffolgend geprüft, ob die hintere Endlage der Schnecke (12) erreicht ist, d. h. ob bereits eine ausreichende Menge an Kunststoffschmelze zwischen der Stirnseite (25), der Schnecke (12) 20 und der Austragöffnung (19) vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird die Haltevorrichtung (87) gelockert bzw. die Bremskraft verringert oder dieBremswirkung überhauptaufgehoben,bis eine Druckübereinstimmung zwischen den mit den Meßwertgebern (23) oder (49) angezeigten Drücken und den durch die Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) vorgegebenen Drücken erreicht ist. Ist diese erreicht, so wird die Haltevorrichtung aktiviert bzw. die Bremse angelegt und die Position so lange beibehalten, bis eine Drucküberschreitung mit den Meßwertgebern (23) 25 bzw. (49) festgestellt wird, worauf der Regelkreis wieder von vome durchlaufen wird. Wird im Zuge dieses Regelkreises festgestellt, daß die hintere Endlage der Schnecke (12) erreicht ist, d. h. eine ausreichende Menge an plastifiziertem Kunststoffmaterial zwischen der Stirnseite (25) der Schnecke (12) und der Austrittsöffnung vorliegt, so wird dieses Regelprogramm übersprungen und der Rotationsantrieb (13) vom Antriebsmotor (36) durch den Schieberantrieb (69) entkuppelt 30 Gleichzeitig wird der Einspritzantrieb (27) bzw. (72) über die Kupplung (70) bzw. (78) oder (90) eingekuppelt und die Differenz zwischen dem Ist-Weg und dem Soll-Weg der Schnecke (12) relativ zum Zylinder beispielsweise mit einem Meßwertgeber (63) erfaßt und mit einem Soll-Weg der durch die Überwachungs- und Steuervorrichtung (8) vorgegeben wird verglichen. Ist nun der Vorschubweg der Schnecke (12) ungleich zum maximal zurückzulegenden Weg und der Einspritzdruck Pg-Ist ungleich dem Einspritzdruck Pg-Soll, so wird in der Folge abgefragt 35 ob Pg-Ist größer ist als Pg-Soll. Ist dies nicht der Fall, so wird die Drehzahl des Antriebsmotors (36) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Drehzahl der Schnecke (12) bzw. der Antriebswelle (34) anzeigenden Meßwertgebers erhöht, worauf der Regelkreis von vome beginnt und überprüft wird, ob der Weg S-Ist ungleich dem Weg S-Maxi-mum ist Darauf wird wieder der gesamte Regelkreis durchlaufen. Ist nun der Druck Pg-Ist tatsächlich größer als der Druck Pg-Soll, so wird die Motordrehzahl entsprechend dem Meßwertgeber (57) verringert und der Regelkreis 40 dadurch geschlossen, sodaß wieder abgefragt wird, ob der Weg S-Ist ungleich dem Weg S-Maximum ist Ist dagegen der tatsächlich zurückgelegte Weg der Schnecke (12) S-Ist gleich dem Weg S-Maximum, so wird der Antriebsmotor (36) stillgesetzt und über die Meßwertgeber (23) und (49) im Vergleich zu dem durch den Überwachungs- und Steuervorrichtung vorgegebenen Soll-Wert abgefragt, ob der Nachdruck P^ unterschiedlich zum Pj^-Soll, also dem Soll-Nachdruck, ist. Ist dies der Fall, so wird überprüft, ob die Zeitdauer des Nachdruckes ^ ungleich der Zeitdauer 45 tjj-Soll ist. Sind beide Bedingungen nicht erfüllt, so wird das Speicherventil (57) geöffnet, um einen gewünschten Druck aus einem Druckmittelspeicher (40) in der Nachdruckvorrichtung (80) aufrecht zu erhalten. Ist die Nachdruckzeit tß abgelaufen, so wird das Speicherventil (57) geschlossen, also in eine Ausgangsstellung für den nachfolgenden Plastifiziervorgang gebracht, und das Verfahren ist beendet, bzw. es kann ein neuer Verfahrenszyklus durch Aktivierung des Startbefehls eingeleitet werden. 50 -10- 55

Claims (14)

1. AT 395 557 B PATENTANSPRÜCHE 5 1. Spritzgußvorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer 10 Plastifiziervorrichtung, die einen Plastifizierzylinder und eine in diesem angeordnete, mit einem Rotationsantrieb in Antriebsverbindung stehende Schnecke aufweist, wobei im Plastifizierzylinder dem vom Rotationsantrieb abgewendeten Stimende der Schnecke eine Austragöffnung und im Bereich des von diesem abgewendeten Endbeieichs der Schnecke eine Zufuhröffnung für Kunststoff, insbesondere Kunststoffgranulat, zugeordnet ist und wobei die Schnecke mit einer Einspritzeinheit bewegungsverbunden ist, die einen parallel zur Längsachse der Schnecke sich 15 erstreckenden Einspritzantrieb aufweist, wobei der Rotationsantrieb und der Einspritzantrieb über ein Wechselgetriebe an einem beiden gemeinsamen Antriebsmotor angeschlossen sind, sowie mit im Bereich der Plastifiziervorrichtung und der Einspritzvorrichtung angeordneten Meßwertgebern, die über eine Steuer- und Überwachungsvorrichtung mit dem Rotationsantrieb bzw. dem Einspritzantrieb schaltverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maximalleistung des Antriebsmotors (36) zumindest der größeren der für die Rotationv 20 bewegung oder die Einspritzbewegung erforderlichen Leistung entspricht jedoch kleiner ist als die Summe der beiden Leistungen, und über eine Kopplungsvorrichtung (79) ein Abtrieb des Wechselgetriebes (30) zur gemein** men Rotation mit der Schnecke (12) gekuppelt ist, oder daß ein weiterer Abtrieb des Wechselgetriebes (30) über eine Kupplungsvorrichtung (78) über eine Druckmittelpumpe (37,98), die über Steuerglieder (85) und ein Leitung* system mit einem Druckmittelmotor, insbesondere einem Zylinder (82) und einem Kolben (81), verbunden ist. mit 25 dem Einspritzantrieb (72) gekuppelt ist.
2. 2. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrieb des Wechselgetriebes (30» über eine Kupplungsvorrichtung (79) mit der Schnecke (12) gekuppelt ist. (Fig. 3)
3. 3. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Abtrieb des Wechsel getriebes (30) über die Kupplungsvorrichtung (78) mit einem als Gewindemutter ausgebildeten Antriebsrad (71) gekuppelt ist, in Richtung der Längsachse (14) der Schnecke (12) bewegungsfest auf einem mit derselben verbundenen Übertragungsteil abgestützt ist.
4. 4. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem gemeinsamen Antriebs motor (36) und der Gewindespindel (75) ein Wendegetriebe angeordnet ist.
5. 5. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (71) in einem Gehäuse (74) des Wechselgetriebes (30) in Richtung der Längsachse (14) der Schnecke (12) unverschieblich und auf 40 einer im Traggestell (29) abgestützten Gewindespindel (75) verstellbar gehaltert ist. (Fig. 3)
6. 6. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Übertragungsteil, insbesondere dem Antriebsrad (71), eine Haltevomchtung (87) zugeordnet ist
7. 7. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Leitungssystem zwischen der Druckmittelpumpe (37,98) und dem Druckmittelmotor ein Druckmittelspeicher (40) angeordnet ist. (Fig. 1,3,5)
8. 8. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (81) oder der Zylinder (82) in Längsrichtung der Schnecke (12)mit dieser bewegungsverbunden undauf einem Traggestell (29) bzw. Schlitten (94) 50 abgestützt ist.
9. 9. Spritzgußvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzantrieb (72) eine Antriebshülse aufweist, die zumindest auf einer Seite mit einer Zahnstange (96) versehen ist, durch die eine Antriebswelle, die mit dem Rotationsantrieb (13) verbunden ist, hindurchgeführt ist und auf ihrem 55 der Schnecke (12) zugewandten Ende über eine Nachstellvorrichtung (80) mit einem zur Längsachse (14) parallelen Verstellweg auf der Schnecke (12) abgestützt ist. (Fig. 5) -11- AT 395 557 B
10. 10. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß einem Antriebsrad (97) der Zahnstange (96) des Einspritzantriebes (72) oder dem Schlitten (94) eine Haltevorrichtung (87) zugeordnet ist, die über die Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) mit einem im Bereich der Nachstellvorrichtung (80) angeordneten Meßwertgeber (84) zur Ermittlung des in Richtung der Längsachse (14) der Schnecke (12) wirkenden Staudruckes zusammengeschaltet ist. (Fig. 5)
11. 11. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mitdem der Zahnstange (96) zugewandten Antriebsrad (97) ein Druckmittelerzeugergekuppeltist, der überein Leitungssystem mitderNachstellvorrichtung (80) verbunden ist (Fig. 5)
12. 12. Spritzgußvorrichtung nach einem oder mehreren der Anbrüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsantrieb (13), die Einspritzeinheit (7) sowie das Wechselgetriebe (30) und der Antriebsmotor (36) mit der Steuer- und Überwachungsvorrichtung (8) auf einem gemeinsamen Traggestell (99) angeordnet sind und das Traggestell (99) einen Schlitten (94) der Anpreßeinheit (9) bildet der über ein Maschinengestell (10) auf einer Aufstandsfläche abgestützt ist
13. 13. Spritzgußvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß das Traggestell (29) einen Druckmitteltank (38) mit einer darauf aufgesetzten Auf fangwanne (51) umfaßt in welcher die druckmittelbetätigbare Zylinder-Kolben-Anordnung der Einspritzeinheit (7), die Steuerglieder (39,85), die Druckmittelpumpe (37, 98) und das diese verbindende Leitungssystem, insbesondere der Druckmittelspeicher (40), angeordnet sind.
14. 14. Spritzgußvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor (101) oder ein Abtrieb des Wechselgetriebes (30) für den Anpreßantrieb (104) auf dem Traggestell (99) angeordnet ist und ein mit diesem gekuppeltes Antriebsorgan insbesondere ein Ritzel (102) in eine am Maschinengestell (10) angeordnete Zahnstange (103) eingreift, wobei das Maschinengestell (10) gleichzeitig Führungsorgane, insbesondere Führungssäulen (100), für das Traggestell (99) lagert (Fig. 5) Hiezu 7 Blatt Zeichnungen -12-