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Die Erfindung betrifft eine Kunststoffspritzgiessmaschine, die gemäss dem Oberbegriff des Pa- tentanspruchs 1 einen an eine Formeinheit heran und von der Formeinheit weg bewegbaren Plasti- fizierzylinder und eine einen Elektromotor umfassende Antriebsvorrichtung für einen Auswerfer aufweist.
Eine Kunststoffspritzgiessmaschine mit einer einen Elektromotor umfassenden Antriebsvorrich- tung für einen Auswerfer ist aus der DE 198 48 681 A1 bekannt. Nach dieser Druckschrift ist der Elektromotor ein Asynchronmotor, der über einen Frequenzumrichter angesteuert wird, um den Auswerfer in der notwendigen Weise präzise zu bewegen. Ein Asynchronmotor ist relativ preiswert.
Allerdings ist der Preis für Frequenzumrichter heutzutage noch hoch, so dass die Antriebsvornch- tung für den Auswerfer insgesamt noch einen hohen Preis hat. Wird, wie dies in der DE 198 48 681 A1 als vorbekannter Stand der Technik angeführt ist, in der Antriebsvorrichtung für den Auswerfer ein elektrischer Servomotor verwendet, so ergibt sich schon durch diesen ein hoher Preis.
Ausser dem Auswerfer müssen an einer Kunststoffspritzgiessmaschine viele andere Einheiten bewegt werden. Zum Schliessen und Öffnen der Form ist eine bewegliche Formaufspannplatte zu verfahren. Zum Plastifizieren von Kunststoffgranulat wird die in einem Plastifizierzylinder befindli- che Schnecke gedreht. Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form muss die Schnecke in Richtung ihrer Achse verschoben werden. Es sind auch Kunststoffspritzgiessmaschinen bekannt, bei denen der Plastifizierzylinder während eines Spritzzyklusses an die Formeinheit heran- und nach dem Einspritzen wieder von der Formeinheit weggefahren wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kunststoffspritzgiessmaschine mit den Merkma- len aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 besonders preisgünstig zu gestalten.
Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, dass der Auswerfer über eine in einer ersten Kraftkette liegende erste schaltbare Kupplung und der Plastifizierzylinder über einer in einer zweiten Kraftket- te liegende zweite schaltbare Kupplung von dem Elektromotor bewegbar ist. Bei einer solchen Kunststoffspritzgiessmaschine wird also für das Bewegen des Auswerfers und für das Bewegen des Plastifizierzylinders derselbe Elektromotor verwendet. Für diesen ist nur ein Ansteuergerät, wie zum Beispiel ein Frequenzumrichter, notwendig. Insgesamt ist somit der Aufwand für die beiden Funktionen "Formstück auswerfen" und "Plastifizierzylinder an Formeinheit anlegen" sehr gering, so dass eine erfindungsgemässe Kunststoffspritzgiessmaschine sehr preisgünstig ist.
Von besonde- rem Vorteil ist dabei, dass eine Bewegung des Auswerfers und eine Bewegung des Plastifizierzylin- ders nicht gemeinsam auftreten und der Leistungsbedarf für die beiden Bewegungen etwa gleich gross ist. Dies bedeutet, dass ein Elektromotor verwendet werden kann, der für keine der Bewegun- gen überdimensioniert ist. Dabei können die Kupplungen zum Beispiel jeweils durch einen Elektro- magneten betätigbar sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemässen Kunststoffspritzgiessmaschine kann man den Unteransprüchen entnehmen.
Gemäss Patentanspruch 2 sind von dem Elektromotor zwei Antriebselemente geradlinig be- wegbar. Die Antriebselemente sind insbesondere Gewindespindeln, die in die als Hohlwelle aus- gebildete Motorwelle eintauchen können, so dass die Antriebsvorrichtung wenig Bauraum benötigt.
In besonders bevorzugter Weise ist gemäss dem Patentanspruch 3, ein Glied in der zweiten Kraftkette unabhängig vom Elektromotor aufgrund einer durch den Einspritzdruck erzeugten Kraft gegen eine Bewegung des Plastifizierzylinders von der Form weg blockierbar. Der Plastifizierzylin- der muss dann nicht vom Elektromotor gegen die vom Einspritzdruck erzeugte Kraft an der Form- einheit gehalten werden, wozu der Elektromotor während des Einspritzens angesteuert werden müsste. Vielmehr kann der Elektromotor ausgeschaltet und dadurch Energie eingespart werden.
Befindet sich in der zweitenKraftkette ein Gewindetrieb oder Zahnstangentrieb, so wird gemäss Patentanspruch 4 bevorzugt ein Glied blockiert, das zwischen dem Ausgangselement des Gewin- de- oder Zahnstangentriebs einschliesslich und dem Plastifizierzylinder einschliesslich liegt. Dann sind das Gewinde des Gewindetriebes und eventuell darin vorhandene Rollkörper bzw. die Ver- zahnung des Zahnstangentriebs zumindest vor länger andauernder starker Belastung geschützt.
Gemäss Patentanspruch 5 befindet sich in zumindest einer, vorzugsweise in beiden Kraftketten eine hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung. Diese wird gemäss Patentanspruch 6 vorteilhaft- erweise in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben. Der Vorteil einer hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung liegt hier insbesondere in der Flexibilität hinsichtlich der Anordnung
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der Einzelkomponenten, die leicht eine Kraftübertragung vom Elektromotor auf Auswerfer und Plastifizierzylinder ermöglicht.
In besonders einfacher und kostengünstiger Weise besitzt gemäss Patentanspruch 7 die hydra- ulische Kraftübertragungsvorrichtung einen doppeltwirkenden Geberzylinder mit zwei durch einen Geberkolben voneinander getrennten Zylinderräumen und einen doppeltwirkenden Nehmerzylinder mit zwei durch einen Nehmerkolben voneinander getrennten Zylinderräumen, von denen einer mit dem einen und der andere mit dem anderen Zylinderraum des Geberzylinders fluidisch verbunden ist. Bei einer solchen hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung lässt sich durch eine Ausbildung gemäss Patentanspruch 8 auf einfache Weise eine Kraftübersetzung realisieren.
Einfach ist bei einer Kraftkette mit einer hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung auch die Blockierung des Plastifizierzylinders. Gemäss Patentanspruch 9 ist dazu zumindest eine der beiden Leitungen zwischen der hydraulischen Nehmereinheit und der hydraulischen Gebereinheit durch ein Ventil absperrbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung für den Auswerfer und den Plastifizierzylinder einer erfindungsgemässen Kunststoffspritzgiessmaschine ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
Gemäss der Zeichnung gehört zu der Antriebsvorrichtung für den Auswerfer und den Plastifi- zierzylinder einer Kunststoffspritzgiessmaschine ein einziger Elektromotor 10, von dem über zwei schaltbare Kupplungen 11 und 12, zwei Gewindetriebe, die jeweils eine Gewindespindel 13 bzw.
14 und eine Spindelmutter 15 bzw. 16 umfassen, und zwei hydraulische Kraftübertragungsvorrich- tungen 20 und 21 der Auswerfer und der Plastifizierzylinder bewegbar sind. In der Kraftkette zwi- schen dem Elektromotor und dem Auswerfer liegen die Kupplung 11, die Spindelmutter 15, die Gewindespindel 13 und die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 20 und in der Kraftkette zwischen dem Elektromotor und dem Plastifizierzylinder die Kupplung 12, die Spindelmutter 16, die Gewindespindel 14 und die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 21.
Zu der hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung 20 gehört ein Geberzylinder 25 mit einem Geberkolben 17 und einem Nehmerzylinder 26 mit einem Nehmerkolben 27. Der Geberzylinder 25 liegt in der Achse 28 des Elektromotors 10, während der Nehmerzylinder 26 im Abstand und paral- lel zur Achse 28 angeordnet ist. Der Nehmerzylinder 26 kann auch auf einer beweglichen Form- aufspannplatte der Formeinheit der Kunststoffspritzgiessmaschine angeordnet sein und macht dann die Bewegungen der beweglichen Formaufspannplatte mit. Von der hydraulischen Kraftübertra- gungsvorrichtung 20 lässt sich der Abstand zwischen dem Elektromotor 10 und dem Auswerfer leicht überbrücken.
Der hydraulische Geberkolben 17 des Geberzylinders 25 ist als Differenzkolben ausgebildet und über eine Kolbenstange 29 an der Gewindespindel 13 befestigt. Der Nehmerkolben 27 des Nehmerzylinder 26 ist ebenfalls als Differenzkolben ausgebildet ist. An dessen Kolbenstange 31 ist der nicht näher gezeigte Auswerfer befestigt. Die kreiszylinderf#ringen Zylinderräume 32 und 33 der beiden Zylinder 25 und 26 sind über eine Leitung 34 und die ringförmigen Zylinderräume 35 und 36 über eine Leitung 37 fluidisch miteinander verbunden. Die dem Zylinderraum 32 zugekehrte Wirkfläche des Geberkolbens 17 ist wesentlich kleiner als die dem Zylinderraum 33 zugekehrte Wirkfläche des Nehmerkolbens 27. Insofern ist die Kraftübertragungsvorrichtung 20 ein hydrauli- scher Kraftübersetzer.
Ein bestimmter Druck in dem Zylinderraum 33 erzeugt an dem Nehmerkol- ben 27 eine Kraft, die gleich dem Produkt aus dem Druck und der an den Zylinderraum 33 angren- zenden Wirkfläche des Nehmerkolbens 27 ist. Zum Aufbau dieses Druckes wiederum muss über die Kolbenstange 29 auf den Geberkolben 17 eine Kraft ausgeübt werden, die gleich dem Produkt aus dem Druck und der an den Zylinderraum 32 angrenzenden Wirkfläche des Geberkolbens 17 ist. Die Kräfte verhalten sich also zueinander wie die Wirkflächen der Kolben 17 und 27. Die von den Kolben zurückgelegten Wege verhalten sich natürlich umgekehrt zueinander wie die Wirkflä- chen. Die Durchmesser der Kolbenstangen 29 und 31 sind so aufeinander abgestimmt, dass bei den Bewegungen der Kolben 17 und 30 die Volumenänderung des Zylinderraums 35 dem Betrage nach gleich der Volumenänderung des Zylinderraums 36 ist.
Der Elektromotor ist als Hohlwellenmotor mit einer Hohlwelle 38 ausgebildet, die die beiden Gewindespindeln 13 und 14 frei beweglich aufnimmt, wobei die Gewindespindel 13 in die eine Richtung und die andere Gewindespindel 14 in die entgegengesetzte Richtung aus der Hohlwelle herausragt. Die Gewindespindel 13 ist an der Kolbenstange 29 des Geberkolbens 17 befestigt. Ein
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Gehäuse 39 des Elektromotors 10, das einen Stator mit Wicklungen 40 aufnimmt, ist gestellfest angeordnet. Die Hohlwelle 38, die den Rotor 41 trägt, ist in nicht näher dargestellter Weise über zwei Wälzlager, die sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen können, drehbar im Gehäuse 39 gelagert.
Die nur schematisch angedeuteten Kupplungen 11 und 12 sind identisch zueinander aufgebaut und haben als Eingangselement eine Scheibe 43, die verdrehsicher auf der Hohlwelle 38 befestigt ist, und als Ausgangselement die Spindelmutter 15 (Kupplung 11) oder die Spindelmutter 16 (Kupplung 12). Die Kupplungen können zum Beispiel jeweils durch einen Elektromagneten betätig- bar sein. Wenn die Kupplung 11 geschlossen ist, kann die Spindelmutter 15 vom Elektromotor 10 in die eine oder in die andere Richtung gedreht werden, so dass die gegen Verdrehen gesicherte Gewindespindel 13 geradlinig vor oder zurück bewegt wird. Bei geschlosssener Kupplung 12 ist entsprechend ein geradliniges Verfahren der ebenfalls gegen Verdrehen gesicherten Gewinde- spindel 14 möglich.
Die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 21 ist nahezu identisch zur Kraftübertragungs- vorrichtung 20 aufgebaut. Für identische Teile und Räume sind in der Zeichnung um dreissig erhöh- te Bezugszahlen verwendet. Zu der hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 21 gehört dement- sprechend ein Geberzylinder 55 mit einem Geberkolben 47 und ein Nehmerzylinder 56 mit einem Nehmerkolben 57. Der Geberzylinder 55 liegt in der Achse 28 des Elektromotors 10, während der Nehmerzylinder 25 im Abstand und parallel zur Achse 28 angeordnet ist. Von der hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung 21 lässt sich der Abstand zwischen dem Elektromotor 10 und der Einspritzeinheit der Kunststoffspritzgiessmaschine leicht überbrücken.
Der hydraulische Geberkolben 47 des Geberzylinders 55 ist als Differenzkolben ausgebildet und über eine Kolbenstange 59 an der Gewindespindel 13 befestigt. Der Nehmerkolben 57 des Nehmerzylinder 56 ist ebenfalls als Differenzkolben ausgebildet ist. An dessen Kolbenstange 61 ist der nicht näher gezeigte Plastifizierzylinder befestigt. Die kreiszylinderförmigen Zylinderräume 62 und 63 der beiden Zylinder 55 und 56 sind über die Leitung 64 und die ringförmigen Zylinderräume 65 und 66 über die Leitung 67 fluidisch miteinander verbindbar. Die dem Zylinderraum 62 zuge- kehrte Wirkfläche des Geberkolbens 47 ist wie bei der Kraftübertragungsvorrichtung 20 wesentlich kleiner als die dem Zylinderraum 63 zugekehrte Wirkfläche des Nehmerkolbens 57. Insofern über- setzt die Kraftübertragungsvorrichtung 21 eine Kraft genauso wie die Kraftübertragungsvorrichtung 20.
Im Unterschied zu der Kraftübertragungsvorrichtung 20 umfasst die Kraftübertragungsvorrich- tung 21 zwei 2/2 Wege-Sitzventile 70 und 71, von den sich das Ventil 70 in der Leitung 64 und das Ventil 71 in der Leitung 67 befindet. Das Ventil 70 nimmt unter der Wirkung einer Feder 72 eine Ruhestellung ein, in der sein Ventilkörper von dem in dem Zylinderraum 63 herrschenden Druck auf einen Ventilsitz gedrückt wird. Dann ist der Zylinderraum 63 leckagefrei abgesperrt. Das Ventil 71 nimmt unter der Wirkung einer Feder 72 eine Ruhestellung ein, in der sein Ventilkörper von dem in dem Zylinderraum 66 herrschenden Druck auf einen Ventilsitz gedrückt wird. Dann ist der Zylin- derraum 66 leckagefrei abgesperrt.
Somit ist der Nehmerkolben 57 in der Ruhestellung des Ventils 70 gegen eine Bewegung im Sinne eines Einfahrens der Kolbenstange 61 in den Zylinder 56 blockiert, ohne dass mit dem Geberkolben 47 gegengehalten werden müsste. Wenn sich das Ventil 71 in der Ruhestellung befindet, ist der Nehmerkolben 57 auch in Gegenrichtung hydraulisch blockiert.
Da die Bewegungen von Auswerfer und Plastifizierzylinder etwa gleichen Leistungsbedarf ha- ben, können die Kupplungen 11 und 12 sowie die Gewindetriebe und die hydraulischen Kraftüber- tragungsvorrichtungen von ihrer Belastbarkeit her gleich ausgebildet sein. Unterschiede können sich aufgrund von unterschiedlichen Weglängen von Auswerfer und Plastifizierzylinder ergeben.
In der Zeichnung sei die Antriebsvorrichtung in einem Zustand der Kunststoffspritzgiessmaschi- ne gezeigt, in dem die Form offen ist und der Plastifizierzylinder einen Abstand von der Formein- heit hat. Beim Schliessen der Form wird der Nehmerzylinder 26 mit der beweglichen Formauf- spannplatte verfahren, ohne dass der Nehmerkolben 27 seine Position relativ zum Zylindergehäuse ändern würde.
Der Elektromotor 10 und der Geberzylinder 25 seine gestellfest angeordnet. Die Leitungen 34 und 37 sind deshalb flexibel. Schon während des Plastifizierens von Kunststoff soll der Plastifizier- zylinder an die feststehende Formaufspannplatte herangefahren werden. Dazu wird die Kupplung
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12 geschlossen, die Ventile 70 und 71 sind betätigt und befinden sich in der in der Zeichnung gezeigten Schaltstellung. Der Elektromotor 10 wird nun in eine Drehrichtung angesteuert, die die Gewindespindel aus der Hohlwelle herausfahren und den Geberkolben 47 im Sinne einer Verklei- nerung des Zylinderraums 62 tiefer in den Geberzylinder 55 eintauchen lässt.
Aus dem Zylinder- raum 62 wird Druckflüssigkeit, die zum Beispiel auch Wasser sein kann, in den Zylinderraum 63 des Nehmerzylinders 56 verdrängt, so dass der Nehmerkolben 57 die Kolbenstange 61 ausfährt und den Plastifizierzylinder an die Formeinheit heranfährt. Aufgrund der Kraftübersetzung zwischen Geberkolben und Nehmerkolben ist es möglich, ohne übermässige Belastung des Gewindetriebs 14,16 einen solch hohen Druck in den Zylinderräumen 62 und 63 aufzubauen, dass der Plastifizier- zylinder mit einer solch hohen Kraft an der Formeinheit gehalten wird, dass diese Kraft eine beim Einspritzen auftretende rückwärts gerichtete Gegenkraft überwiegt. Danach werden die beiden Ventile 70 und 71 in ihre Ruhestellung gebracht, in der sie die Zylinderräume 63 und 66 des Neh- merzylinders 56 absperren. Der Elektromotor 10 wird dann ausgeschaltet.
Der Plastifizierzylinder wird dicht an der Formeinheit gehalten, da der auftretenden Gegenkraft ohne eine mit einer weite- ren Kompression der Druckflüssigkeit im Zylinderraum 63 und eine dazu erforderlich kleine Bewe- gung des Nehmerkolbens 57 verbundene Druckerhöhung standgehalten werden kann.
Zum Zurückfahren des Plastifizierzylinders nach dem Einspritzvorgang werden die Ventile 70 und 71 geöffnet. Der Elektromotor 10 wird in Gegenrichtung gedreht, so dass die Kolbenstange 59 aus dem Geberzylinder 55 herauswandert, Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 65 in den Zylin- derraum 66 verdrängt wird und der Nehmerkolben mit der Kolbenstange 61 tiefer in den Nehmer- zylinder 56 eintaucht.
Zum Bewegen der Auswerfer wird die Kupplung 11 geschlossen, während die Kupplung 12 of- fen bleibt. Im übrigen ist der Bewegungsablauf im Hinblick auf die Gewindespindel 13, den Geber- zylinder 25 und den Nehmerzylinder 26 genauso wie oben für die Bewegung des Plastifizierzylin- ders beschreiben, so dass hier auf die entsprechende Beschreibung verwiesen werden kann.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Kunststoffspritzgiessmaschine mit einem an eine Formeinheit heran und von der Formein- heit weg bewegbaren Plastifizierzylinder und mit einer einen Elektromotor (10) umfassen- den Antriebsvorrichtung für einen Auswerfer, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer über eine in einer ersten Kraftkette liegende erste schaltbare Kupplung (11) und der Plasti- fizierzylinder über einer in einer zweiten Kraftkette liegende zweite schaltbare Kupplung (12) von dem Elektromotor (10) bewegbar ist.
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The invention relates to a plastic injection molding machine which, according to the preamble of patent claim 1, has a plasticizing cylinder which can be moved towards a molding unit and moved away from the molding unit, and a drive device for an ejector comprising an electric motor.
A plastic injection molding machine with a drive device for an ejector comprising an electric motor is known from DE 198 48 681 A1. According to this publication, the electric motor is an asynchronous motor which is controlled by a frequency converter in order to precisely move the ejector in the necessary manner. An asynchronous motor is relatively inexpensive.
However, the price of frequency converters is still high these days, so that the drive mechanism for the ejector is still very expensive overall. If, as stated in DE 198 48 681 A1 as prior art, an electric servomotor is used in the drive device for the ejector, this already results in a high price.
In addition to the ejector, many other units have to be moved on a plastic injection molding machine. A movable platen must be moved to close and open the mold. To plasticize plastic granulate, the screw located in a plasticizing cylinder is turned. To inject plastic into the mold, the screw must be moved in the direction of its axis. Plastic injection molding machines are also known in which the plasticizing cylinder is moved towards the molding unit during an injection cycle and is moved away from the molding unit again after injection.
The invention has for its object to make a plastic injection molding machine with the features from the preamble of claim 1 particularly inexpensive.
The set goal is achieved in that the ejector can be moved by the electric motor via a first switchable clutch located in a first power chain and the plasticizing cylinder can be moved via a second switchable clutch located in a second power chain. In such a plastic injection molding machine, the same electric motor is therefore used for moving the ejector and for moving the plasticizing cylinder. Only one control device, such as a frequency converter, is required for this. Overall, the effort for the two functions "eject molding" and "create plasticizing cylinder on molding unit" is very low, so that a plastic injection molding machine according to the invention is very inexpensive.
It is particularly advantageous that a movement of the ejector and a movement of the plasticizing cylinder do not occur together and the power requirement for the two movements is approximately the same. This means that an electric motor can be used that is not oversized for any of the movements. The clutches can each be actuated, for example, by an electromagnet.
Advantageous embodiments of a plastic injection molding machine according to the invention can be found in the subclaims.
According to claim 2, two electric drive elements can be moved in a straight line. The drive elements are, in particular, threaded spindles which can be immersed in the motor shaft designed as a hollow shaft, so that the drive device requires little installation space.
In a particularly preferred manner, according to claim 3, a link in the second power chain can be blocked independently of the electric motor due to a force generated by the injection pressure against movement of the plasticizing cylinder away from the mold. The plasticizing cylinder then does not have to be held by the electric motor against the force generated by the injection pressure on the molding unit, for which purpose the electric motor would have to be actuated during the injection. Rather, the electric motor can be switched off and energy can be saved as a result.
If there is a screw drive or rack and pinion drive in the second power chain, a link is preferably blocked according to claim 4, which lies between the output element of the screw or rack and pinion drive inclusive and the plasticizing cylinder inclusive. Then the thread of the screw drive and any rolling elements present therein or the toothing of the rack and pinion drive are at least protected against prolonged heavy loads.
According to claim 5, a hydraulic power transmission device is located in at least one, preferably in both power chains. According to claim 6, this is advantageously operated in a closed hydraulic circuit. The advantage of a hydraulic power transmission device here lies in particular in the flexibility with regard to the arrangement
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of the individual components that easily enable power transmission from the electric motor to the ejector and plasticizing cylinder.
In a particularly simple and inexpensive manner, the hydraulic power transmission device has a double-acting master cylinder with two cylinder spaces separated by a master piston and a double-acting slave cylinder with two cylinder spaces separated from one another by a slave piston, one with the one and the other with the other other cylinder space of the master cylinder is fluidly connected. In such a hydraulic power transmission device, a power transmission can be implemented in a simple manner by an embodiment according to patent claim 8.
With a power chain with a hydraulic power transmission device, it is also easy to block the plasticizing cylinder. According to claim 9, at least one of the two lines between the hydraulic slave unit and the hydraulic transmitter unit can be shut off by a valve.
An embodiment of the drive device for the ejector and the plasticizing cylinder of a plastic injection molding machine according to the invention is shown in the drawing. The invention will now be explained in more detail with reference to this drawing.
According to the drawing, the drive device for the ejector and the plasticizing cylinder of a plastic injection molding machine includes a single electric motor 10, of which two screw drives, each of which has a threaded spindle 13 or
14 and a spindle nut 15 and 16, respectively, and two hydraulic power transmission devices 20 and 21 of the ejector and the plasticizing cylinder are movable. The clutch 11, the spindle nut 15, the threaded spindle 13 and the hydraulic power transmission device 20 are located in the power chain between the electric motor and the clutch 12, the spindle nut 16, the threaded spindle 14 and are located in the power chain between the electric motor and the plasticizing cylinder the hydraulic power transmission device 21.
The hydraulic power transmission device 20 includes a master cylinder 25 with a master piston 17 and a slave cylinder 26 with a slave piston 27. The master cylinder 25 lies in the axis 28 of the electric motor 10, while the slave cylinder 26 is arranged at a distance and parallel to the axis 28. The slave cylinder 26 can also be arranged on a movable platen of the molding unit of the plastic injection molding machine and then follows the movements of the movable platen. The distance between the electric motor 10 and the ejector can be easily bridged by the hydraulic power transmission device 20.
The hydraulic master piston 17 of the master cylinder 25 is designed as a differential piston and fastened to the threaded spindle 13 via a piston rod 29. The slave piston 27 of the slave cylinder 26 is also designed as a differential piston. On its piston rod 31, the ejector, not shown, is attached. The circular cylinder spaces 32 and 33 of the two cylinders 25 and 26 are fluidly connected to one another via a line 34 and the annular cylinder spaces 35 and 36 via a line 37. The effective area of the master piston 17 facing the cylinder space 32 is substantially smaller than the effective area of the slave piston 27 facing the cylinder space 33. In this respect, the force transmission device 20 is a hydraulic force intensifier.
A certain pressure in the cylinder space 33 generates a force on the slave piston 27 which is equal to the product of the pressure and the effective area of the slave piston 27 adjoining the cylinder space 33. To build up this pressure, in turn, a force must be exerted on the master piston 17 via the piston rod 29, which force is equal to the product of the pressure and the active surface of the master piston 17 adjoining the cylinder space 32. The forces therefore relate to one another like the active surfaces of the pistons 17 and 27. The paths covered by the pistons naturally behave in reverse to one another like the active surfaces. The diameters of the piston rods 29 and 31 are coordinated with one another in such a way that, when the pistons 17 and 30 move, the change in volume of the cylinder space 35 is equal to the change in volume of the cylinder space 36.
The electric motor is designed as a hollow shaft motor with a hollow shaft 38 which accommodates the two threaded spindles 13 and 14 in a freely movable manner, the threaded spindle 13 projecting out of the hollow shaft in one direction and the other threaded spindle 14 in the opposite direction. The threaded spindle 13 is attached to the piston rod 29 of the master piston 17. On
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Housing 39 of electric motor 10, which receives a stator with windings 40, is arranged fixed to the frame. The hollow shaft 38, which carries the rotor 41, is rotatably supported in the housing 39 in a manner not shown, via two roller bearings, which can absorb both radial and axial forces.
The clutches 11 and 12, which are only indicated schematically, are constructed identically to one another and have as their input element a disk 43, which is secured against rotation on the hollow shaft 38, and as the output element, the spindle nut 15 (clutch 11) or the spindle nut 16 (clutch 12). For example, the clutches can each be actuated by an electromagnet. When the clutch 11 is closed, the spindle nut 15 can be rotated in one or the other direction by the electric motor 10, so that the threaded spindle 13 secured against rotation is moved in a straight line back and forth. When the coupling 12 is closed, a linear movement of the threaded spindle 14, which is also secured against rotation, is accordingly possible.
The hydraulic power transmission device 21 is constructed almost identically to the power transmission device 20. For identical parts and rooms, reference numbers increased by thirty are used in the drawing. Accordingly, the hydraulic power transmission device 21 includes a master cylinder 55 with a master piston 47 and a slave cylinder 56 with a slave piston 57. The master cylinder 55 lies in the axis 28 of the electric motor 10, while the slave cylinder 25 is arranged at a distance and parallel to the axis 28 , The distance between the electric motor 10 and the injection unit of the plastic injection molding machine can be easily bridged by the hydraulic power transmission device 21.
The hydraulic master piston 47 of the master cylinder 55 is designed as a differential piston and fastened to the threaded spindle 13 via a piston rod 59. The slave piston 57 of the slave cylinder 56 is also designed as a differential piston. On its piston rod 61, the plasticizing cylinder, not shown, is attached. The circular cylindrical cylinder spaces 62 and 63 of the two cylinders 55 and 56 can be fluidly connected to one another via the line 64 and the annular cylinder spaces 65 and 66 via the line 67. The effective area of the master piston 47 facing the cylinder space 62 is, as in the case of the force transmission device 20, significantly smaller than the effective area of the slave piston 57 facing the cylinder space 63. In this respect, the force transmission device 21 transmits a force just like the force transmission device 20.
In contrast to the power transmission device 20, the power transmission device 21 comprises two 2/2-way seat valves 70 and 71, of which the valve 70 is in the line 64 and the valve 71 in the line 67. The valve 70 assumes a rest position under the action of a spring 72, in which its valve body is pressed onto a valve seat by the pressure prevailing in the cylinder space 63. Then the cylinder chamber 63 is sealed off without leakage. Under the action of a spring 72, the valve 71 assumes a rest position in which its valve body is pressed onto a valve seat by the pressure prevailing in the cylinder space 66. Then the cylinder space 66 is closed off without leakage.
In the rest position of the valve 70, the slave piston 57 is thus blocked against movement in the sense of the piston rod 61 moving into the cylinder 56, without the master piston 47 having to be counteracted. When the valve 71 is in the rest position, the slave piston 57 is also hydraulically blocked in the opposite direction.
Since the movements of the ejector and the plasticizing cylinder have approximately the same power requirement, the couplings 11 and 12 as well as the screw drives and the hydraulic power transmission devices can be designed with the same load capacity. Differences may arise due to the different path lengths of the ejector and plasticizing cylinder.
In the drawing, the drive device is shown in a state of the plastic injection molding machine in which the mold is open and the plasticizing cylinder is at a distance from the molding unit. When the mold is closed, the slave cylinder 26 is moved with the movable platen without the slave piston 27 changing its position relative to the cylinder housing.
The electric motor 10 and the master cylinder 25 are arranged fixed to the frame. Lines 34 and 37 are therefore flexible. The plasticizing cylinder should already be moved towards the fixed platen while plasticizing. This is the clutch
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12 closed, the valves 70 and 71 are actuated and are in the switching position shown in the drawing. The electric motor 10 is now controlled in one direction of rotation, which moves the threaded spindle out of the hollow shaft and allows the master piston 47 to dip deeper into the master cylinder 55 in the sense of a reduction in the size of the cylinder space 62.
Pressure fluid, which can also be water, for example, is displaced from the cylinder space 62 into the cylinder space 63 of the slave cylinder 56, so that the slave piston 57 extends the piston rod 61 and moves the plasticizing cylinder toward the molding unit. Due to the force transmission between master piston and slave piston, it is possible to build up such a high pressure in the cylinder spaces 62 and 63 without excessive load on the screw drive 14, 16 that the plasticizing cylinder is held on the molding unit with such a high force that this force a backward counterforce occurring during injection outweighs. The two valves 70 and 71 are then brought into their rest position, in which they shut off the cylinder spaces 63 and 66 of the slave cylinder 56. The electric motor 10 is then switched off.
The plasticizing cylinder is held close to the molding unit, since the opposing force can be withstood without a pressure increase associated with a further compression of the pressure fluid in the cylinder space 63 and a small movement of the slave piston 57 required for this.
To retract the plasticizing cylinder after the injection process, the valves 70 and 71 are opened. The electric motor 10 is rotated in the opposite direction so that the piston rod 59 migrates out of the master cylinder 55, pressure fluid is displaced from the cylinder space 65 into the cylinder space 66 and the slave piston with the piston rod 61 dips deeper into the slave cylinder 56.
To move the ejectors, the clutch 11 is closed while the clutch 12 remains open. Otherwise, the sequence of movements with regard to the threaded spindle 13, the master cylinder 25 and the slave cylinder 26 is described in the same way as above for the movement of the plasticizing cylinder, so that reference can be made here to the corresponding description.
CLAIMS:
1. Plastic injection molding machine with a plasticizing cylinder that can be moved towards a molding unit and away from the molding unit and with a drive device for an ejector that includes an electric motor (10), characterized in that the ejector has a first switchable clutch located in a first power chain (11) and the plasticizing cylinder can be moved by the electric motor (10) via a second switchable clutch (12) located in a second power chain.