<Desc/Clms Page number 1>
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kniehebelantrieb mit mindestens einem Haupthebel und mindestens einem Linearantrieb zum Bewegen des Haupthebels, wobei zwischen Linearantrieb und Haupthebel eine in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung angeordnet ist und/oder der Haupthebel eine in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung aufweist.
Kniehebelantriebe werden in vielen Bereichen der Technik angewendet. Sie haben den Vorteil, dass sie zum einen eine schnelle Bewegung ermöglichen und zum anderen auch grosse Kräfte übertragen können. Bei Spritzgiessmaschinen wird dies vor allem zum Öffnen und Schliessen der Spritzgussform ausgenutzt, da hier sowohl eine schnelle Öffnungs- und Schliessbewegung (beim Schnellhub) als auch hohe Anpressdrücke der Formhälften aneinander (beim Krafthub) realisiert werden müssen. Zum Antrieb der Haupthebel ist beim Stand der Technik immer ein Kompromiss zwischen diesen beiden Aufgaben und Zielstellungen des Kniehebelantriebs notwendig. So müssen die Linearantriebe, mit denen der Haupthebel bewegt wird, so stark dimensioniert werden, dass sie hohe Kräfte aufbringen und übertragen können.
Andererseits wird durch die so bedingte massive Ausbildung der Linearantriebe ihre Geschwindigkeit beim Schnellhub reduziert.
Beim Stand der Technik ist am Linearantrieb und am Haupthebel in der Regel eine Lasche in Form eines starren Bauteils drehbar angelenkt, um die Kräfte und die Bewegung vom Linearantrieb auf den Haupthebel zu übertragen. Hierbei ist es bereits bekannt, das Verhältnis zwischen Geschwindigkeit und Hebelwirkung mittels einer gezielten Auswahl des Punktes, an dem die Lasche am Haupthebel angelenkt ist, zu optimieren. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass auch diesen Massnahmen physikalische Grenzen gesetzt sind und letztendlich immer nur ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Kraftübertragung erzielt werden kann.
Aus der JP 08-238557 ist es bekannt, am Hubkolben eines hydraulischen Linearantriebes eine zusätzliche Kolben-Zylinder-Anordnung als eine in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung vorzusehen. Die JP 11-221841, JP 05-237844 und die US 3,345, 691 zeigen Varianten bei denen der Haupthebel über Zahnstangen oder Kolben-Zylinder-Anordnungen in seiner Länge verstellbar ist. Alle bisher bekannten gattungsgemässen Varianten haben den Nachteil, dass durch die zusätzliche, in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung die Konstruktion und Wartung der gattungsgemässen Kniehebelantriebe sehr kompliziert und aufwendig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemässen Kniehebelantrieb in der Art zu verbessern, dass die genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung einen zusätzlichen Kniehebel aufweist.
Durch die in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung zwischen Linearantrieb und Haupthebel und/oder im Haupthebel können zusätzliche Kräfte auf den Haupthebel aufgebracht werden, wobei gleichzeitig der Linearantrieb so ausgeführt werden kann, dass er höhere Bewegungsgeschwindigkeiten des Kniehebels realisieren kann.
Der erfindungsgemässe zusätzliche Kniehebel hat neben einfacher und wartungsfreundlicher Konstruktion den weiteren Vorteil, dass er dann die grössten Kräfte auf den Haupthebel überträgt, wenn dieser seine nahezu gestreckte Position erreicht.
Eine zusätzliche Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit des Haupthebels kann erreicht werden, wenn die in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung gleichzeitig mit dem Linearantrieb betrieben wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Schnellhub ausschliesslich vom Linearantrieb und der Krafthub ausschliesslich von der in ihrer Länge veränderbaren Kraftübertragungseinrichtung vorgenommen wird. Dies ist besonders günstig, da der Linearantrieb im nicht bewegten Zustand beim Krafthub grössere Kräfte aufnehmen kann.
Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe vorgesehen, dass am Linearantrieb mindestens zwei Kreuzköpfe angeordnet sind. Durch die Verwendung von mindestens zwei Kreuzköpfen am Linearantrieb ist es möglich, eine in ihrer Länge ver- änderbare Kraftübertragungseinrichtung zu realisieren, ohne dass hierzu ein zusätzlicher Antrieb zwingend vorgesehen sein müsste, wenn beide Kreuzköpfe direkt oder indirekt von dem Linearantrieb bewegt werden.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines erfindungsgemässen Kniehebelantriebes bei Spritzgiessmaschinen. Hier bietet sich vor allem der Einsatz als Antrieb zum Öffnen und Schliessen der Spritzgussform, aber auch als spritzseitiger Antrieb an.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfol-
<Desc/Clms Page number 2>
genden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
Fig. 1,2 und 3 ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2a einen Detailausschnitt aus Fig. 2,
Fig. 4a bis 4c eine erste Ausführungsvariante eines Verriegelungsmechanismus,
Fig. 5a bis 5c eine zweite Ausführungsvariante eines Verriegelungsmechanismus,
Fig. 6 eine Detaildarstellung von zwei Kreuzköpfen, von denen einer verschiebbar auf einer Hülse gelagert ist.
Fig. 1 bis 3 zeigen ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel anhand einer Schliessseite einer Spritzgiessmaschine, bei der die beiden Haupthebel 1 zum Bewegen der bewegbaren Formaufspannplatte 10 und damit zum Öffnen und Schliessen der aus den Formhälften 11 bestehenden Spritzgussform dienen. Wie bereits bekannt, weist die dargestellte Schliessseite eine ortsfeste Formaufspannplatte 12 sowie die auf den Holmen 13 bewegbare Formaufspannplatte 10 sowie eine ebenfalls ortsfeste Stirnplatte 9 auf. Die bewegbare Formaufspannplatte 10 ist mit der Stirnplatte 9 über die Haupthebel 1, welche jeweils ein erstes Glied 2 und ein zweites Glied 3 und Gelenke 4 aufweisen, verbunden. Zum Bewegen der Kniehebel 1 ist ein Linearantrieb vorgesehen.
Dieser weist einen Motor 8 sowie eine damit drehbare Spindel 7 auf. Die Spindel 7 greift in eine hier nicht dargestellte Kugelmutter im Kreuzkopf 6 ein, sodass der Kreuzkopf durch Drehen der Spindel 7 auf dieser zur Stirnplatte 9 hin und von ihr weg fahrbar ist.
Beim Bewegen des Kreuzkopfes 6 werden die Haupthebel 1 zwischen der in Fig. 3 dargestellten gestreckten Stellung und einer in Fig. 1 dargestellten eingeklappten Stellung hin und her gefahren, wodurch die bewegbare Formaufspannplatte und die daran angebrachte Formhälfte 11 bewegt werden. Beim Stand der Technik ist es bekannt (hier nicht dargestellt) den Kreuzkopf 6 mit den Haupthebeln 1 über in ihrer Länge fixe Laschen zu verbinden, um so die Kraft des Linearantriebs auf die Haupthebel 1 zu übertragen. Erfindungsgemäss ist nun anstatt der bisher verwendeten Laschen zwischen dem Linearantrieb (bzw. dem Kreuzkopf 6) und dem Haupthebel 1 jeweils eine in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung 5 in Form eines zusätzlichen Kniehebels vorgesehen.
Die in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung 5 dient dazu, die Entfernung zwischen dem Anlenkpunkt 16 am Kreuzkopf 6 und dem Anlenkpunkt 22 am Kniehebel 1 vergrössern und verkürzen zu können. Dies kann einerseits zur Beschleunigung der Öffnungs- und Schliessbewegung der bewegbaren Formaufspannplatte 10 verwendet werden. Zum anderen ist es aber auch möglich, die in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung 5 beim Krafthub (Aufbringen des Anpressdrucks auf die Formhälften 11) ausschliesslich oder zusätzlich dazu zu verwenden, Kraft auf den Haupthebel 1 aufzubringen, um ihn dadurch in eine nahezu gestreckte Position zu bringen oder ihn wieder abzuwinkeln.
Alternativ kann in einer nicht dargestellten Variante der zusätzliche Kniehebel auch in einem der Glieder 2 oder 3 angeordnet sein, sodass dieses Glied dann in seiner Länge veränderbar ist.
Der Hebelmechanismus des zusätzlichen Kniehebels ist in seiner Stellung gemäss Fig. 2 in einem Detailausschnitt in Fig. 2a dargestellt. Fig. 1 zeigt den Kniehebelantrieb mit angewinkelten Haupthebeln 1 und mit zurückgefahrener Formaufspannplatte 10. Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel am Ende des Schliesshubes, bei dem die Formhälften 11 geschlossen sind, bevor der Krafthub und damit das Anpressen der Formhälften aneinander beginnt. Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel am Ende des Krafthubes mit aneinander gepressten Formhälften 11.
Die in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung ist an einem ersten drehbaren Anlenkpunkt 16 und an einem zweiten drehbaren Anlenkpunkt 17 am die Spindel 7 und den Motor 8 aufweisenden Linearantrieb angelenkt. Alternativ zur dargestellten Ausführungsvariante können auch mehr als zwei Anlenkpunkte vorgesehen sein und/oder die Anlenkpunkte 16 und 17 statt am Linearantrieb am Haupthebel 1 angeordnet sein. Bei einer symmetrischen Anordnung von zwei Haupthebeln 1, wie diese in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, empfiehlt es sich, die Anlenkpunkte 16 und 17 jeweils an einem Kreuzkopf 6 und 14 anzuordnen. Die Anlenkpunkte 16 und 17, und damit im gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Kreuzköpfe 6 und 14, sind in Bewegungsrichtung des Linearantriebs relativ zueinander verschiebbar.
Der erste Anlenkpunkt 16 ist im gezeigten Beispiel an dem Kreuzkopf 6 angeordnet, in dessen Mutter die Spindel 7 eingreift. Der erste Anlenkpunkt 16 ist somit direkt vom Linearantrieb verschiebbar. Der zweite Kreuzkopf 14 und damit der zweite Anlenkpunkt 17 ist auf einer mit dem ersten Anlenkpunkt 16 bzw. dem ersten Kreuzkopf
<Desc/Clms Page number 3>
6 fix verbundenen Hülse 15 verschiebbar gelagert. Während des Öffnungs- und Schliesshubes, also der Bewegung zwischen den in Fig. 2 und 3 gezeigten Positionen, ist vorgesehen, dass der zweite Anlenkpunkt 17 in seiner relativen Position zum ersten Anlenkpunkt 16 mittels einer Verriegelungseinrichtung fixiert ist. Verschiedene Ausführungsvarianten einer solchen Verriegelungseinrichtung sind in den Fig. 4a bis 5c gezeigt und werden weiter unten erläutert.
Mittels der als zusätzlicher Kniehebel ausgebildeten Kraftübertragungseinrichtung kann die Entfernung zwischen dem ersten Anlenkpunkt 16 am Linearantrieb und dem Anlenkpunkt 22 am Kniehebel, wie auch die Entfernung zwischen dem zweiten Anlenkpunkt 17 und dem Anlenkpunkt 22 verändert werden. Im gezeigten Beispiel weist die Kraftübertragungseinrichtung 5 drei miteinander drehbar verbundene Laschen 18, 19, 20 auf. Die zweite Lasche 19 ist als sogenannte Zwischenlasche ausgebildet, an der die anderen beiden Laschen 18 und 20 über Gelenke 21 drehbar angelenkt sind. Der Anlenkpunkt (das Gelenk) 17 der Zwischenlasche 19 und die Gelenke 21 mit denen die beiden anderen Laschen an der Zwischenlasche 19 drehbar angelenkt sind, bilden ein Dreieck.
Zu Beginn des Krafthubes wird der zweite Kreuzkopf 14 von der Verriegelungseinrichtung entriegelt, woraufhin er sich auf der Hülse 15 in Richtung des weiterhin von der Spindel 7 in Richtung der feststehenden Formaufspannplatte 12 angetriebenen Kreuzkopfes 6 bewegt. Bei dieser Relativverschiebung zwischen den beiden Kreuzköpfen 6 und 14 bzw. zwischen den Anlenkpunkten 16 und 17 wird die Zwischenlasche 19 um den Anlenkpunkt 17 gedreht, wodurch ein zusätzlicher Krafthebel und eine Längenänderung entsteht und der Haupthebel 1 in seine in Fig. 4 dargestellte, nahezu durchgestreckte Stellung verschoben wird.
Durch die gezeigte erfindungsgemässe Anordnung wird eine zusätzliche Übersetzung beim Durchdrücken des Hebels 1 erreicht, wodurch die gewünschten hohen Kräfte aufgebracht sowie gleichzeitig kleinere Spindeln 7 verwendet und damit höhere Geschwindigkeiten erreicht werden können.
Fig. 4a bis 4c zeigen eine erste Ausführungsform einer geeigneten Verriegelungseinrichtung, mit der der Abstand zwischen den beiden Kreuzköpfen 6 und 14 während des Offnungs- und Schliesshubes fixiert ist, und beim Krafthub ein aufeinander Zubewegen der beiden Kreuzköpfe möglich ist. Der Verriegelungsmechanismus besteht bei dieser Variante aus einem Anschlag 23 und einem federbelasteten Kipphebel 24. Die Federbelastung ist in Form von einer an einer Exzenternase 33 geführten Federeinrichtung 34 realisiert. Bei der in Fig. 4a dargestellten durchgestreckten Stellung des Kipphebels 24 sind die Kreuzköpfe 6 und 14 während der Öffnungs- und Schliessbewegung in ihrem Abstand zueinander fixiert. Zu Beginn des Krafthubes (Fig. 4b) erreicht der Anschlag 23 eine schräge Fläche am unteren Glied des Kipphebels 24, wodurch dieser gekippt wird.
Nun können sich die Kreuzköpfe 6 und 14 aufeinander zu bewegen und die in Fig. 4c dargestellte Endstellung des Krafthubes erreichen. Beim anschliessenden Öffnen werden die Kreuzköpfe wieder in die in Fig. 4b gezeigte Position auseinandergefahren, wodurch der Kipphebel 24 wieder gestreckt und damit die Lage der Kreuzköpfe zueinander wieder fixiert ist. Die Spindel 7 und die Hülse 15 sind in den Fig. 4a bis 4c der Einfachheit halber weggelassen.
Die Fig. 5a bis 5c zeigen eine andere Ausführungsform einer geeigneten Verriegelungseinrichtung. Diese weist einen Anschlag 23, sowie einen in einer Hülse 35 geführten Stift 25 auf. Der Stift 25 hat bis auf die Ausnehmungen 26 einen konstanten Durchmesser. An seiner Mantelfläche liegen Kugeln 27 an, welche in der in Fig. 5a gezeigten Position (entspricht der Position während der Öffnungs- und Schliessbewegung) in Ausnehmungen 28 am Kreuzkopf 6 eingreifen. Die den Stift 25 umgreifende Hülse 35 ist fix mit dem zweiten Kreuzkopf 14 verbunden. Die relative Lage zwischen den beiden Kreuzköpfen 6 und 14 ist in dieser Stellung fixiert. Trifft der Stift 25 nun am Ende der Schliessbewegung auf den Anschlag 23, so wird er relativ zu den Kugeln 27 verschoben, woraufhin die Kugeln 27 in die Ausnehmung 26 am Stift 25 zurückgeschoben werden können.
Hierdurch sind die Kugeln 27 nicht mehr im Eingriff mit den Ausnehmungen 28 am Kreuzkopf 6, sodass dieser nun nicht mehr arretiert ist und die Kreuzköpfe 6 und 14 sich aufeinander zu bewegen können. Fig. 5c zeigt die Stellung am Ende des Krafthubes. Die Spindel 7 sowie die Hülse 15 liegen im gezeigten Beispiel ausserhalb der in den Fig. 5a bis c dargestellten Schnittebene.
Fig. 6 zeigt im Detail die Anordnung des zweiten Kreuzkopfes 14 auf einer fix mit dem ersten Kreuzkopf 6 verbundenen Hülse 15 gemäss dem Ausführungsbeispiel aus den Fig. 1 bis 3.
Der erfindungsgemässe Kniehebelantrieb ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen anhand einer Schliessseite einer Spritzgiessmaschine erläutert. In ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtungen 5 können jedoch auch bei anderen Kniehebelantrieben eingesetzt werden. Als
<Desc/Clms Page number 4>
Linearantrieb können unter anderem, wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt, Spindelantriebe, hydraulische Antriebe, aber auch, vorzugsweise elektrische, Linearmotoren oder dergleichen verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Kniehebelantrieb mit mindestens einem Haupthebel und mindestens einem Linearantrieb zum Bewegen des Haupthebels, wobei zwischen Linearantrieb und Haupthebel eine in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung angeordnet ist und/oder der
Haupthebel eine in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die in ihrer Länge veränderbare Kraftübertragungseinrich- tung (5) einen zusätzlichen Kniehebel aufweist.