AT514939A4 - Schließeinheit einer Formgebungsmaschine - Google Patents

Abstract

Schließeinheit einer Formgebungsmaschine mit wenigstens einem Antrieb (2) zur Bewegung und zur Schließkraftbeaufschlagung einer Aufspannplatte (3) der Schließeinheit, wobei der wenigstens eine Antrieb (2) jeweils über eine Zug- oder Druckstange (4) mit einem Außengewinde (5}, eine Kolben-Zylinder-Einheit (6) zur Schließkraftbeaufschlagung der Zug- oder Druckstange (4), eine Krafthubmutter (7), mittels derer die Zug- oder Druckstange (4) durch Zusammenwirken mit dem Außengewinde (5) bei der Schließkraftbeaufschlagung relativ zu einem Kraftübertragungselement (3, 6) verriegelbar ist, sowie eine mit dem Außengewinde (5) zusammenwirkende Spindelmutter (8}, durch deren Drehung die Zug- oder Druckstange (4) entlang einer Längsachse (X) bewegbar ist, verfügt, wobei wenigstens ein Hohlwellenmotor (9) zur Drehung der Krafthubmutter (7) und/oder der Spindelmutter (8) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließeinheit einer Formgebungsmaschinemit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Gattungsgemäße Schließeinheiten weisen meist zwei Aufspannplatten auf, an denenFormhälften zu montieren sind. Diese Formhälften werden durch Verfahren derAufspannplatten zueinander geschlossen und mit einer Schließkraft beaufschlagt.Nach der Formgebung wird die Schließeinheit geöffnet, sodass das geformte Bauteilentnommen werden kann.

Formgebungsmaschinen mit derartigen Schließeinheiten umfassenSpritzgießmaschinen, Pressen, Spritzpressen und dergleichen.

Bezüglich der vorliegenden Erfindung wäre die WO 02/062557 A1 als Stand derTechnik zu nennen. Diese Schrift offenbart Schließeinheiten, bei welchen eine Zug¬oder Druckstange mit einer Krafthubmutter einerseits und einer Spindelmutterandererseits bewegt wird. Dabei wird die Spindelmutter im Rahmen desEilhubantriebs zur schnellen Bewegung der Formaufspannplatte verwendet.

Bei Druckbeaufschlagung bildet die Krafthubmutter zusammen mit dem Außenprofilder Zug- oder Druckstange eine selbsthemmende Gewindeverbindung, wodurch dieVerriegelung der Schließeinheit bei Schließkraftbeaufschlagung erreicht wird. ZumSchutze der im Vergleich zur Krafthubmutter filigraneren Spindelmutter ist einekomplexe Konstruktion mit mehreren Federelementen vorgesehen, um zuverhindern, dass die Schließkraft auch auf die Spindelmutter wirkt und beispielsweisedie Wälzkörper der Spindelmutter dadurch beschädigt werden.

Dieses komplexe Innenleben ist natürlich abträglich für eine einfache Herstellung mitentsprechenden Folgen für die Herstellungskosten. Eine erhebliche Störanfälligkeitder komplexen Mechanik ist ebenfalls als Nachteil zu verbuchen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schließeinheit mit einem Antrieb zur Bewegungund zur Schließkraftbeaufschlagung einer Aufspannplatte bereitzustellen, welchesich durch eine einfachere Bauweise auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch eine Schließeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1gelöst.

Dies wird erreicht, in dem wenigstens ein Hohlwellenmotor zur Drehung derKrafthubmutter und/oder der Spindelmutter vorgesehen ist. Neben der Tatsache,dass der Hohlwellenmotor an sich eine einfachere und kompaktere Bauweisedarstellt, ergibt sich ein weiterer entscheidender Vorteil. Bei einererfindungsgemäßen Schließeinheit, kann der Hohlwellenmotor selbst beweglichgelagert werden, wodurch eine besonders einfache Anpassung der Lage derKrafthubmutter und der Spindelmutter relativ zueinander während derSchließkraftbeaufschlagung erreicht werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt,ist es bei einer erfindungsgemäßen Schließeinheit möglich, den Schutz derSpindelmutter mit Hilfe einer Konstruktion sicher zu stellen, welche nicht im Innereneiner die Muttern aufnehmenden Hülse angeordnet ist und dadurch einfacher ist.

Insbesondere ist es möglich, die Anzahl der Federelemente im Inneren des Rotorsbzw. der Hülse zu reduzieren.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigenAnsprüchen definiert.

Beispielsweise bei einer Dreiplattenmaschine kann es von Vorteil sein, dass einZylinder der Kolben-Zylinder-Einheit durch eine Stirnplatte gebildet ist Bei einerVierholmmaschine ist es ebenso möglich, dass der Zylinder durch eine festeFormaufspannplatte gebildet ist, bzw. an oder in dieser angeordnet ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Stator desHohlwellenmotors - vorzugsweise gefedert - an einem Zylinder der Kolben-Zylinder-

Einheit gelagert. Dies stellt eine besonders einfache Bauweise dar, da der Schutzder Spindelmutter durch eine außen liegende Federung erreicht werden kann.

Zum Schutz der Spindelmutter kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Rotor desHohlwellenmotors einen Anschlag aufweist, mit welchem die Krafthubmutter beiSchließkraftbeaufschlagung zusammenwirkt.

Um während des Verfahrens der bewegbaren Aufspannplatte eine besondersreibungsfreie Drehung der Krafthubmutter zu erreichen, kann ein Federelement zurEinhaltung einer Relativposition zwischen der Krafthubmutter und der Spindelmuttervorgesehen sein.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass dann, wenn keine Schließkraftbeaufschlagungstattfindet, ein Flankenspiel zwischen einem Innengewinde der Krafthubmutter unddem Außengewinde besteht, wobei die dafür nötige Relativposition zwischenKrafthubmutter und Spindelmutter vorzugsweise durch das Federelementsichergestellt ist. Dies ist ebenfalls für eine reibungsfreie Eilhubbewegung vorteilhaft.

Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der das Außengewinde und dasInnengewinde der Krafthubmutter so ausgestaltet sind, dass unterSchließkraftbeaufschlagung eine im Wesentlichen selbsthemmendeGewindeverbindung besteht. Die Gewindeverbindung kann dabei entwedervollständig selbst hemmend sein, oder es kann eine Sicherungsvorrichtungvorgesehen sein, welche das Drehen der Krafthubmutter während derSchließkraftbeaufschlagung verhindert. Dies kann insbesondere durch denHohlwellenmotor selbst geschehen, indem durch diesen eine der Drehung entgegenwirkende Kraft auf die Krafthubmutter ausgeübt wird.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein,dass die Kolben-Zylinder-Einheit zur Schließkraftbeaufschlagung unmittelbar auf dieKrafthubmutter wirkt, wobei dann, wenn keine Schließkraftbeaufschlagung stattfindet,vorzugsweise eine Freistellung zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und der

Krafthubmutter besteht. Diese Freistellung ermöglicht das Einhalten einer exaktenRelativposition zwischen der Krafthubmutter und der Spindelmutter.

Sowohl bei Dreiplattenmaschinen als auch bei Vierholmmaschinen kann dasKraftübertragungselement durch die Kolben-Zylinder-Einheit selbst gebildet werden,d. h. durch die Krafthubmutter wird während der Schließkraftbeaufschlagung eineVerriegelung zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und der Druckstange erreicht.Beispielsweise bei Vierholmmaschinen ist es aber auch denkbar, dass dieVerriegelung zwischen der bewegbaren Formaufspannplatte und der Druckstangebesteht. Das Kraftübertragungselement ist in diesem Fall durch die bewegbareFormaufspannplatte gebildet.

Schutz wird ebenfalls für eine Formgebungsmaschine mit einer erfindungsgemäßenSchließeinheit begehrt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Figuren sowie derdazugehörigen Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch den Antrieb einer erfindungsgemäßen Schließeinheit,

Fig. 2a und 2b detaillierte Ausschnitte aus Figur 1 im Bereich desAußengewindes sowie

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Formgebungsmaschine mit

Schließeinheit.

In Figur 1 ist eine Druckstange 4 gezeigt, welche eine Stirnplatte 11 durchsetzt. DieDruckstange 4 durchsetzt ebenfalls die Krafthubmutter 7 sowie die Spindelmutter 8.Diese werden wiederum durch den Hohlwellenmotor 9 angetrieben. Sowohl dieKrafthubmutter 7 als auch die Spindelmutter 8 sind mittels zweier Passfedern 22verdrehsicher bezüglich des Rotors 13 des Hohlwellenmotors 9 gelagert. DieSpindelmutter 8 ist zusätzlich mit dem Rotor 13 verschraubt. Dies ermöglicht eineVerschiebbarkeit der Krafthubmutter 7 relativ zur Spindelmutter 8. Falls dieVerschraubung zwischen Rotor 13 und Spindelmutter 8 stark genug ausgeführt ist, kann die entsprechende Passfeder 22 entfallen. Statt Passfedern 22 könnte ebensobeispielsweise eine Verzahnung an der Innenseite des Rotors verwendet werden,um die Muttern 7 und 8 einerseits verdrehsicher relativ zum Rotor 9 und andererseitsbezüglich der Längsachse X verschiebbar zu lagern. Der Stator 12 desHohlwellenmotors 9 ist mittels wenigstens zweier Lagerungselemente 23verdrehsicher und gefedert (bezüglich der Stirnplatte 11) gelagert, wobei derÜbersichtlichkeit halber nur ein Lagerungselement dargestellt ist.

Die Kolben-Zylinder-Einheit 6 ist integral mit der Stirnplatte 11 ausgebildet, d. h. derZylinder der Kolben-Zylinder-Einheit 6 ist durch die Stirnplatte 11 gebildet. Währendkeine Schließkraftbeaufschlagung durch die Kolben-Zylinder-Einheit 6 stattfindet,besteht eine Freistellung 17 zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit 6 und derKrafthubmutter 7. Dadurch ist es möglich, die Krafthubmutter 7 bezüglich derSpindelmutter 8 durch ein Federelement 15 in eine definierte Relativposition bringenzu lassen. Diese stellt einen reibungsfreien Betrieb während der Eilhubbewegungensicher. Für die genauen Ausgestaltungen der Gewinde sei auf Figuren 2a und 2bverwiesen.

Zur rein schematischen Verdeutlichung sind in Figur 1 Windungen bzw. Magnete desHohlwellenmotors 9 angedeutet.

Wird nun mittels der Kolben-Zylinder-Einheit 6 eine Kraft auf die Krafthubmutter 7ausgeübt, erzeugt die selbsthemmende Gewindeverbindung eine Verriegelung (essei ebenfalls wieder auf Figur 2a verwiesen), wodurch die Schließkraft auf dieDruckstange 4 übertragen wird. Durch die ebenfalls zwischen der Druckstange 4 undder Spindelmutter 8 vorliegenden Verbindung wird die mit dem Schließkraftaufbaueinhergehende kleine Bewegung der Krafthubmutter 7 ebenfalls auf dieSpindelmutter 8 übertragen. Über den Rotor 13 setzt sich dieser kleine Krafthub biszum Stator 12 des Hohlwellenmotors fort. Die dadurch entstehende Relativbewegungzwischen der Stirnplatte 11 und dem Stator 12 des Hohlwellenmotors 9 wird durchdie schon angesprochene gefederte Lagerung durch das Lagerungselement 23kompensiert.

Diese Federwirkung des außen liegenden Lagerungselements 23 schützt dieSpindelmutter 8 vor Beschädigung durch zu großer Krafteinwirkung.

Figur 2a zeigt eine Detaildarstellung des in Figur 1 mit A bezeichneten Bereichs. Zuerkennen ist, das zweigängige Außengewinde 5 der Druckstange 4. DasInnengewinde 16 der Krafthubmutter 7 wirkt dabei mit dem Trapezgewindegang 18des Außengewindes 5 zusammen. Aufgrund der Größe der Figur 2a ist nicht zuerkennen, dass ein Flankenspiel zwischen dem Innengewinde 16 und demTrapezgewindegang 18 vorliegt. Während der Beaufschlagung mit Schließkraft liegtdieses Flankenspiel auf der im Bild rechten Seite der Trapeze desTrapezgewindegangs 18 vor. Die im Bild linken Flanken wirken zusammen mit demInnengewinde 16, wodurch die Schließkraft auf die Druckstange 4 übertragen wird.Während keine Schließkraftbeauftragung stattfindet, drückt das Federelement 15 dieKrafthubmutter 7 bezüglich der Eilhubmutter nach (im Bild) links. Das Flankenspielliegt dann auf der im Bild rechten Seite der Trapeze des Trapezgewindeganges 18vor. Es kann ebenso vorgesehen sein, dass wenn keine Schließkraftbeaufschlagungvorliegt, auf beiden Seiten ein Flankenspiel vorliegt.

In Figur 2b ist eine Detaildarstellung des in Figur 1 mit B bezeichneten Bereichsdargestellt.

Die in diesem Fall als Kugeln 21 ausgebildeten Wälzkörper der Spindelmutter 8wirken mit dem Wälzkörpergewindegang 19 des Außengewindes 5 zusammen. DerÜbersicht halber sind nicht alle Kugeln 21 mit Bezugszeichen versehen. Der soentstehende Gewindespindeltrieb ist gut für schnelle Bewegung der Druckstangegeeignet.

Figur 3 zeigt eine Formgebungsmaschine 10 - in diesem Fall eineSpritzgießmaschine - mit einer festen Formauspannplatte 24, einer bewegbarenFormaufspannplatte 3 sowie einer Stirnplatte 11 (Dreiplattenmaschine). Die festeFormaufspannplatte 24 ist fest mit einem Maschinenrahmen 25 verbunden. Sowohldie Stirnplatte 11 als auch die bewegbare Formaufspannplatte 3 sind bezüglich desMaschinenrahmens 25 gleitend gelagert. Nur beispielhaft ist bei der beweglichen

Formaufspannplatte 3 eine Bewegbarkeit mittels Wälzkörpern dargestellt. Reinschematisch ist ein Antrieb 2 zur Bewegung und Schließkraftbeaufschlagung derbeweglichen Formaufspannplatte 3 eingezeichnet. Diese kann beispielsweise gemäßFigur 1 ausgeführt sein.

Komplettiert wird die Spritzgießmaschine durch eine Einspritzeinheit 20, welche nichtvollständig dargestellt ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das hier dargestellte Ausführungsbeispielbeschränkt. So kann die Erfindung ebenfalls bei Zweiholmmaschinen oder holmloseneingesetzt werden, wobei es sowohl möglich ist, die Kolben-Zylinder-Einheit aufSeiten der festen Formaufspannplatte als auch auf Seiten der beweglichenFormaufspannplatte anzuordnen. Ähnliches gilt für die Krafthubmutter und dieSpindelmutter.

Auch das dargestellte zweigängige Außengewinde ist für die Erfindung nichtessentiell. Beispielsweise wäre es denkbar, ein mehrgängiges Außengewinde mitverschiedenen Steigungen zu verwenden. Die dann erforderlicheDrehzahlanpassung kann durch die Verwendung zweier Hohlwellenmotoren odereines entsprechenden Getriebes realisiert werden. Natürlich ist auch dieVerwendung eines eingängigen Gewindes denkbar.

Claims (14)

1. Patentansprüche: 1. Schließeinheit einer Formgebungsmaschine mit wenigstens einem Antrieb (2)zur Bewegung und zur Schließkraftbeaufschlagung einer Aufspannplatte (3) derSchließeinheit, wobei der wenigstens eine Antrieb (2) jeweils über - eine Zug- oder Druckstange (4) mit einem Außengewinde (5), - eine Kolben-Zylinder-Einheit (6) zur Schließkraftbeaufschlagung der Zug- oderDruckstange (4), - eine Krafthubmutter (7), mittels derer die Zug- oder Druckstange (4) durchZusammenwirken mit dem Außengewinde (5) bei derSchließkraftbeaufschlagung relativ zu einem Kraftübertragungselement (3, 6)verriegelbar ist, sowie - eine mit dem Außengewinde (5) zusammenwirkende Spindelmutter (8), durchderen Drehung die Zug- oder Druckstange (4) entlang einer Längsachse (X)bewegbar ist, verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hohlwellenmotor (9) zurDrehung der Krafthubmutter (7) und/oder der Spindelmutter (8) vorgesehen ist.
2. 2. Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieKrafthubmutter (7) bezüglich der Spindelmutter (8) entlang der Längsachse (X)verschiebbar gelagert ist.
3. 3. Schließeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einZylinder der Kolben-Zylinder-Einheit durch eine Stirnplatte (11) oder eine festeFormaufspannplatte der Schließeinheit gebildet ist.
4. 4. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass ein Stator (12) des Hohlwellenmotors (9) - vorzugsweise gefedert - aneinem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit (6) gelagert ist.
5. 5. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass ein Rotor (13) des Hohlwellenmotors (9) einen Anschlag (14) aufweist, mit welchem die Krafthubmutter (7) bei Schließkraftbeaufschlagungzusammenwirkt.
6. 6. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass ein Federelement (15) zur Einhaltung einer Relativposition zwischen derKrafthubmutter (7) und der Spindelmutter (8) vorgesehen ist.
7. 7. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass dann, wenn keine Schließkraftbeaufschlagung stattfindet, ein Flankenspielzwischen einem Innengewinde (16) der Krafthubmutter (7) und demAußengewinde (5) besteht, wobei die dafür nötige Relativposition zwischenKrafthubmutter (7) und Spindelmutter (8) vorzugsweise durch dasFederelement (15) sichergestellt ist.
8. 8. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das Außengewinde (5) und das Innengewinde (16) der Krafthubmutter (7)so ausgestaltet sind, dass unter Schließkraftbeaufschlagung eine imWesentlichen selbsthemmende Gewindeverbindung besteht.
9. 9. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Kolben-Zylinder-Einheit (6) zur Schließkraftbeaufschlagung unmittelbarauf die Krafthubmutter (7) wirkt, wobei dann, wenn keineSchließkraftbeaufschlagung stattfindet, vorzugsweise eine Freistellung (17)zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit (6) und der Krafthubmutter (7) besteht.
10. 10. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das Außengewinde (5) mehrgängig ist, wobei vorzugsweise ein mit derKrafthubmutter (7) zusammenwirkender Gewindegang als Trapezgewindegang (18) und ein mit der Spindelmutter (8) zusammenwirkender Gewindegang alsWälzkörpergewindegang (19) ausgeführt ist.
11. 11. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Spindelmutter (8) über Kugeln (21) als Wälzkörper verfügt.
12. 12. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass das Kraftübertragungselement (36) durch die Kolben-Zylinder-Einheit (6)oder eine bewegbare Formaufspannplatte (3) der Schließeinheit (1) gebildet ist.
13. 13. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,dass genau ein Antrieb (2) zur Bewegung und zur Schließkraftbeaufschlagungoder genau vier Antriebe (2) zur Bewegung und zur Schließkraftbeaufschlagungvorgesehen sind.
14. 14. Formgebungsmaschine mit einer Schließeinheit (1) nach einem der AnsprücheIbis 13.