AT521960B1 - Kupplungselement - Google Patents
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Abstract
Plastifizieraggregat für eine Formgebungsmaschine mit einem Kupplungselement (1) zum lösbaren Verbinden einer Plastifizierschnecke (2) mit einer Antriebswelle (3), wobei die Plastifizierschnecke (2) mittels wenigstens einer Welle – Nabe – Verbindung durch die Antriebswelle (3) in eine Rotationbewegung um eine Mittelachse (4) der Plastifizierschnecke (2) versetzbar ist und wobei die Plastifizierschnecke (2) durch das Kupplungselement (1) gegen axiale Bewegungen im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (4) der Plastifizierschnecke (2) lösbar gesichert ist, wobei das Kupplungselement (1) wenigstens drei Riegelelemente (5) aufweist, welche wenigstens drei Riegelelemente (5), zur lösbar axialen Befestigung der Plastifizierschnecke (2), in radialer Richtung verschiebbar sind.
Description
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plastifizieraggregat für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1. Unter Formgebungsmaschinen können dabei Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Im Folgenden wird der Stand der Technik anhand einer Spritzgießmaschine dargelegt. Analoges gilt in Bezug auf Formgebungsmaschinen.
[0002] Im Stand der Technik geläufige Plastifizieraggregate für Spritzgießmaschinen verfügen über Plastifizierzylinder, in welchen eine Plastifizierschnecke angeordnet ist. Die Plastifizierschnecke verfügt dabei meistens über einen Steg, der sie gewindeförmig entlang eines Umfanges der Plastifizierschnecke erstreckt.
[0003] Üblicherweise ist dabei die Plastifizierschnecke an einer ihrer Seiten über eine Antriebswelle mit einem Antrieb oder einer Antriebseinheit verbunden und kann rotatorisch angetrieben werden. An der gegenüberliegenden Seite ist zumeist eine Einspritzdüse angeordnet, wodurch ein plastifiziertes Material aus dem Plastifizieraggregat ausgebracht werden kann.
[0004] Die Plastifizierung erfolgt dabei, indem ein zu plastifizierendes Material durch die Plastifizierschnecke durch Druck und Scherung belastet wird. Wegen der hohen Reibung, welche zwischen Plastifizierschnecke und zu plastifizierendem Material auftritt, wird das zu plastifizierende Material durch die entstehende thermische Energie plastifiziert. Es kann zur Aufbringung der thermischen Energie zur Plastifizierung zusätzlich eine Energiequelle vorgesehen sein, beispielsweise eine Heizspirale am oder im Plastifizierzylinder.
[0005] Das Plastifizieraggregat weist in der Regel ein Kupplungselement zum Lösen und Verbinden der Plastifizierschnecke mit einer Antriebswelle auf. Wobei die Plastifizierschnecke mittels wenigstens einer Welle-Naben-Verbindung durch die Antriebswelle in eine Rotationsbewegung um die Mittelachse der Plastifizierschnecke versetzbar ist und wobei die Plastifizierschnecke durch das Kupplungselement gegen axiale Bewegungen, im Wesentlichen parallel zur Mittelachse der Plastifizierschnecke, lösbar gesichert ist.
[0006] So ist es beispielsweise aus der EP 0581061 A1 bekannt, eine rotatorische Bewegung der Antriebswelle durch eine Keilwellenverbindung auf die Plastifizierschnecke zu übertragen. Ein axiales Verschieben der Plastifizierschnecke wird durch ein Kupplungselement verhindert, welches Sperrklinken ausweist. Diese Sperrklinken können durch eine rotatorische Bewegung einer Uberwurfmutter zwischen einer gesperrten und einer geöffneten Position bewegt werden. Dabei sind die Sperrklinken an ihrem einen Ende durch Bolzen in einer Drehachse befestigt, welche eine Rotation um diese Drehachse zulassen. An ihrem anderen Ende weisen die Sperrklinken eine bogenförmige Langlochöffnung auf. In dieser bogenförmigen Langlochöffnung ist ein Lagerbolzen angeordnet, welcher fest mit der Uberwurfmutter verbunden ist. Somit kann durch eine Drehung der Uberwurfmutter der Bolzen in der bogenförmigen Langlochöffnung bewegt werden, wodurch die Sperrklinken um die Drehachse drehbar sind, wobei die Sperrklinken in eine Nut der Plastifizierschnecke eintauchen können.
[0007] Nachteilig an dieser Ausführungsvariante ist, dass nur ein kleiner Teil der Sperrklinken in die Nut (am Umfang der Plastifizierschnecke) eintauchen kann, da die Sperrklinken durch eine Schwenkbewegung in die Nut eintauchen. Somit sind hohe axiale Kräfte nur dann übertragbar, wenn auch das Kupplungselement genügend groß dimensioniert wird, was sich negativ auf eine geforderte kompakte Bauweise auswirkt.
[0008] Die EP 0266709 A2 zeigt ebenfalls ein Kupplungselement einer Spritzgießmaschine zum Ankuppeln einer Plastifizierschnecke an eine Antriebswelle. Wiederum wird hier die Rotationsbewegung der Antriebswelle mittels einer Keilwellenverbindung auf die Plastifizierschnecke übertragen. Die axiale Sicherung der Plastifizierschnecke ist durch Kupplungsbacken des Kupplungselementes ausgeführt. Diese Kupplungsbacken werden durch Federelemente in eine Nut der Plastifizierschnecke gepresst. Durch einen Spreizkeil, welcher zwischen die Kupplungsbacken geschoben wird, können die Kupplungsbacken in einer radialen Richtung bewegt werden
und somit die Kupplung geöffnet werden. Auch bei dieser Ausführungsvariante ergibt sich der Nachteil, dass zur Übertragung höherer axialer Kräfte das Kupplungselement entsprechend groß dimensioniert werden muss.
[0009] Erstrebenswert wäre also eine Möglichkeit, eine axiale Bewegung im Wesentlichen parallel zur Mittelachse der Plastifizierschnecke durch eine lösbare Verbindung, mit einem möglichst kompakten Kupplungselement, möglichst effizient verhindern zu können, wobei die Lösbarkeit dieses Kupplungselementes möglichst einfach, schnell und gut zugänglich gestaltet wäre.
[0010] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kompakte Kupplungsvorrichtung zu schaffen, deren Betätigung möglichst mit einem geringen Aufwand durchgeführt werden kann.
[0011] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dies geschieht, indem das Kupplungselement wenigstens drei Riegelelemente aufweist, welche wenigstens drei Riegelelemente in radialer Richtung, zur axialen Befestigung der Plastifizierschnecke, verschiebbar sind, wobei die Plastifizierschnecke wenigstens eine Nut, wenigstens einen Bund und/oder wenigstens eine Schulter aufweist, wobei die wenigstens drei Riegelelemente zur Bildung der lösbaren axialen Befestigung mit der wenigstens eine Nut, dem wenigstens einen Bund und/ oder der wenigstens einen Schulter der Plastifizierschnecke zusammenwirken, wobei die wenigstens drei Riegelelemente zur Bildung der lösbaren axialen Befestigung flächig in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse der Plastifizierschnecke an der wenigstens eine Nut, dem wenigstens einen Bund und/oder der wenigstens einen Schulter der Plastifizierschnecke anliegen.
[0012] Durch das Vorsehen von wenigstens drei Riegelelementen, welche in radialer Richtung zur axialen Befestigung der Plastifizierschnecke verschiebbar sind, wird die Möglichkeit geschaffen, einen größeren Umfangsbereich der Plastifizierschnecke zu umdecken und somit in einen möglichst großen Umfang der Plastifizierschnecke einzugreifen, wodurch aufgrund der Kontaktflächen zwischen den Riegelelementen (Kupplungselement) und der Plastifizierschnecke die Übertragung höherer Kräfte bei gleichbleibender Flächenpressung ermöglicht wird. Eigentlich gegenintuitiv, führt die Vorgehensweise, mehr Riegelelemente als im Stand der Technik vorzusehen, zu einer kompakteren Bauform für ein Kupplungselement gegenüber dem Stand der Technik, welche zudem in vielen Fällen höhere Kräfte übertragen kann.
[0013] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
[0014] Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die wenigstens drei Riegelelemente zwischen einer ersten Stellung, in welcher die wenigstens drei Riegelelemente mit einem Gegenstück an der Plastifizierschnecke in Eingriff stehen und einer zweiten Stellung, in welche die wenigstens drei Riegelelemente mit einem Gegenstück nicht in Eingriff stehen, in Bezug auf die Mittelachse radial verschiebbar sind.
[0015] Weiters kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Kupplungselement ein Führungselement aufweist, wobei die wenigstens drei Riegelelemente durch das Führungselement in radialer Richtung geführt sind.
[0016] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kupplungselement eine Stellschale aufweist, wobei die Stellschale drehbar gelagert ist.
[0017] Weiters kann es vorgesehen sein, dass mittels einer Übersetzungsvorrichtung eine Rotationsbewegung der Stellschale in eine Radialbewegung der wenigstens drei Riegelelemente umsetzbar ist.
[0018] Dementsprechend kann es vorgesehen sein, dass durch eine Rotationsbewegung der Stellschale die wenigstens drei Riegelelemente in radialer Richtung verschiebbar sind und somit zwischen einer ersten Stellung, in welcher die wenigstens drei Riegelelemente mit einem Gegenstück an der Plastifizierschnecke in Eingriff stehen, und einer zweiten Stellung, in welcher die wenigstens drei Riegelelemente mit dem Gegenstück nicht in Eingriff stehen, beweg-
bar sind, was eine besonders einfache Konstruktion ergibt.
[0019] Es kann vorgesehen sein, dass die Übersetzungsvorrichtung an der Stellschale Stellzapfen aufweist, welche Stellzapfen in an den wenigstens drei Riegelelementen angeordnete Führungskulissen geführt sind. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Übersetzungsvorrichtung an den wenigstens drei Riegelelementen Stellzapfen aufweist, welche Stellzapfen in den an der Stellschale angeordneten Führungskulissen geführt sind.
[0020] Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass die Stellzapfen einstückig mit den wenigstens drei Riegelelementen und/oder der Stellschale ausbildet sind oder dass die Stellzapfen durch in Bohrungen - vorzugsweise durch eine Presspassung - befestigte Bolzen mit den wenigstens drei Riegelelementen und/oder der Stellschale ausgebildet sind.
[0021] Weiters kann es vorgesehen sein, dass die Führungskulisse bogenförmige Langlochöffnungen aufweist, welche bogenförmigen Langlochöffnungen vorzugsweise einen radial variierenden Abstand über ihre Erstreckungsrichtung zur Mittelachse aufweisen.
[0022] Es ist vorgesehen, dass die Plastifizierschnecke wenigstens eine Nut, wenigstens einen Bund und/oder wenigstens eine Schulter aufweist, wobei die wenigstens drei Riegelelemente zur Bildung der lösbaren axialen Befestigung mit der wenigstens eine Nut, dem wenigstens einen Bund und/oder der wenigstens eine Schulter der Plastifizierschnecke zusammenwirken. Entsprechend wären dabei die Nut, der Bund und/oder die Schulter an der Plastifizierschnecke als Gegenstück zu sehen.
[0023] Die wenigstens eine Nut, der wenigstens einen Bund und/oder die wenigstens eine Schulter kann dabei an der Plastifizierschnecke umlaufend ausgebildet sein oder nur im Bereich an der Plastifizierschnecke vorgesehen sein, in welchem ein Riegelelement eingreift. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Nuten, mehrere Schultern und/oder mehrere Bünde an der Plastifizierschnecke vorgesehen sind, um höhere Kräfte übertragen zu können.
[0024] Es kann vorgesehen sein, dass die Stellschale - vorzugsweise am Umfang - eine Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug zum Drehen der Stellschale aufweist. Eine solche Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise dermaßen ausgeführt sein, dass durch den Stand der Technik bekannte Werkzeuge an der Stellschale eingreifen können. Entsprechend kann die Aufnahmevorrichtung als Flachstelle oder Einkerbung am Umfang der Stellschale ausgeführt sein.
[0025] Weiters kann es vorgesehen sein, dass die Welle - Naben - Verbindung als Keilwellenverbindung ausgeführt ist, jedoch sind auch andere bekannte Welle-Naben-Verbindungen durchaus möglich, wie Beispielsweise als Pressverbindung, Polygonverbindung, Evolventenverbindung/-verzahnung, durch ein Mitnehmerelement, usw.
[0026] Weiters wird Schutz begehrt für eine Formgebungsmaschine, insbesondere eine Spritzgießmaschine, mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Plastifizieraggregat.
[0027] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
[0028] Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spritzaggregates in der ersten Stellung,
[0029] Fig. 2 den in Fig. 1 gekennzeichneten Querschnitt,
[0030] Fig. 3 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in einer zweiten Stellung [0031] Fig. 4 den in Fig. 3 gekennzeichneten Querschnitt und
[0032] Fig. 5 eine isometrische Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 1.
[0033] Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Plastifizieraggregates mit einem Kupplungselement 1 zum lösbaren Verbinden einer Plastifizierschnecke 2 mit einer Antriebswelle 3. Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 angedeuteten Schnitt A-A. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Rotationsbewegung der Antriebswelle 3 mittels einer Welle - Naben - Verbindung
(genauer gesagt einer Keilwellenverbindung 11) auf die Plastifizierschnecke 2 übertragen. Das Kupplungselement 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel drei Riegelelemente 5 auf, wobei in der Schnittdarstellung der Fig. 1 lediglich ein Riegelelement 5 zu erkennen ist. Die verbleibenden zwei Riegelelemente 5 und deren Anordnungen sind strichliert in der Fig. 2 dargestellt.
[0034] Die drei Riegelelemente 5 werden in radialer Richtung durch die Führungselemente 6 geführt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Führungselemente 6 bzw. das Führungselement 6 einstückig mit der Antriebswelle 3 ausgeführt ist.
[0035] Die Antriebswelle 3 kann durch eine Antriebseinheit angetrieben werden, wobei die Antriebseinheit beispielsweise durch einen elektrischen Motor oder einen Hydromotor ausgebildet sein kann. Durch den Antrieb erfolgt eine Rotationsbewegung der Antriebswelle 3, des Kupplungselementes 1 und der Plastifizierschnecke 2 um die Mittelachse 4 der Plastifizierschnecke 2.
[0036] Das Kupplungselement 1 verfügt über eine Stellschale 7, welche drehbar gelagert ist. Die drei Riegelelemente 5 weisen Bohrungen auf, in welchen durch eine Presspassung Bolzen 8 angeordnet sind. Diese Bolzen 8 dienen in diesem Ausführungsbeispiel als Stellzapfen. Die Bolzen 8 (Stellzapfen) sind in Langlochöffnungen 9 angeordnet, wobei die Langlochöffnungen 9 in der Stellschale 7 vorgesehen sind und Führungskulissen bilden.
[0037] Durch die vorgesehene Übersetzungsvorrichtung, welche in diesem Ausführungsbeispiel durch die Bolzen 8 und die Langlochöffnungen 9 ausgeführt ist, ist eine Rotationsbewegung der Stellschale 7 in eine Radialbewegung der drei Riegelelemente 5 umsetzbar. Dies geschieht mittels der Langlochöffnungen 9, welche einen radial variierenden Abstand über ihre Erstreckungsrichtung zur Mittelachse 4 aufweisen, und der in den Langlochöffnungen 9 geführte Bolzen 8.
[0038] Wie durch die Fig. 2 ersichtlich ist, führt dabei eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn der Stellschale 7 zum Schließen des Kupplungselementes 1. Im geschlossenen Zustand des Kupplungselementes 1 - auch als erste Stellung bezeichnet - wie in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt, liegt eine Schulter 12 der Plastifizierschnecke 2 an den Riegelelementen 5 des Kupplungselementes 1 an, wodurch eine axiale Verschiebung der Plastifizierschnecke 2 nach links (parallel zur Mittelachse 4) verhindert wird.
[0039] Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig.1 und der Fig. 2 in einer weiteren Stellung (einer geöffneten oder einer auch als zweite Stellung bezeichneten Stellung des Kupplungselementes 1), welche dadurch erreicht werden kann, indem die Stellschale 7 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Fig. 4 zeigt wiederum den Schnitt B-B, welcher in Fig. 3 definiert ist. Durch die Drehung der Stellschale 7 werden die Bolzen 8 in der Langlochöffnungen 9 verschoben und durch den radial varlierenden Abstand der Langlochöffnungen 9 zur Mittelachse 4 die Bolzen 8 - und somit die mit den Bolzen 8 verbundenen Riegelelemente 5 - in eine geöffnete (zweite) Stellung verschoben, in welcher die Riegelelemente 5 nicht an der Schulter 12 der Plastifizierschnecke 2 anliegen.
[0040] Fig. 5 zeigt eine isometrische Ansicht der in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante, wobei in Fig. 5 die an der Stellschale 7 angeordnete Aufnahmevorrichtung 10 zu erkennen ist, an welchen durch ein Werkzeug eine Rotation der Stellschale 7 durchgeführt werden kann.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Kupplungselement
2 Plastifizierschnecke
3 Antriebswelle
4 Mittelachse der Plastifizierschnecke 5 Riegelelement
6 Führungselement
7 Stellschale
8 Bolzen
9 Langlochöffnungen
10 Aufnahmevorrichtung 11 Keilwellenverbindung 12 Schulter
Claims (13)
1. Plastifizieraggregat für eine Formgebungsmaschine mit einem Kupplungselement (1) zum lösbaren Verbinden einer Plastifizierschnecke (2) mit einer Antriebswelle (3), wobei die Plastifizierschnecke (2) mittels wenigstens einer Welle - Nabe - Verbindung durch die Antriebswelle (3) in eine Rotationbewegung um eine Mittelachse (4) der Plastifizierschnecke (2) versetzbar ist und wobei die Plastifizierschnecke (2) durch das Kupplungselement (1) gegen axiale Bewegungen im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (4) der Plastifizierschnecke (2) lösbar gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (1) wenigstens drei Riegelelemente (5) aufweist, welche wenigstens drei Riegelelemente (5), zur lösbar axialen Befestigung der Plastifizierschnecke (2), in radialer Richtung verschiebbar sind, wobei die Plastifizierschnecke (2) wenigstes eine Nut, wenigstens einen Bund und/oder wenigstens eine Schulter aufweist, wobei die wenigstens drei Riegelelemente (5) zur Bildung der lösbaren axialen Befestigung mit der wenigstens eine Nut, dem wenigstens einen Bund und/oder der wenigstens einen Schulter der Plastifizierschnecke (2) zusammenwirken, wobei die wenigstens drei Riegelelemente (5) zur Bildung der lösbaren axialen Befestigung flächig in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse (4) der Plastifizierschnecke (2) an der wenigstens eine Nut, dem wenigstens einen Bund und/oder der wenigstens einen Schulter der Plastifizierschnecke (2) anliegen.
2, Plastifizieraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Riegelelemente (5) zwischen einer ersten Stellung, in welcher die wenigstens drei Riegelelemente (5) mit einem Gegenstück an der Plastifizierschnecke (2) in Eingriff stehen, und einer zweiten Stellung, in welcher die wenigstens drei Riegelelemente (5) mit dem Gegenstück nicht in Eingriff stehen, in Bezug auf die Mittelachse (4) radial verschiebbar sind.
3. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der vorangegangenen Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (1) ein Führungselement (6) aufweist, wobei die wenigstens drei Riegelelemente (5) durch das Führungselement (6) in radialer Richtung geführt sind.
4. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (1) eine Stellschale (7) aufweist, wobei die Stellschale (7) drehbar gelagert ist.
5. Plastifizieraggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Übersetzungsvorrichtung eine Rotationsbewegung der Stellschale (7) in eine Axialbewegung der wenigstens drei Riegelelemente (5) umsetzbar ist.
6. Plastifizieraggregat nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsvorrichtung an der Stellschale (7) Stellzapfen aufweist, welche Stellzapfen in an den wenigstens drei Riegelelementen (5) angeordnete Führungskulissen geführt sind.
7. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ubersetzungsvorrichtung an den wenigstens drei Riegelelementen (5) Stellzapfen aufweist, welche Stellzapfen in den an der Stellschale (7) angeordneten Führungskulissen geführt sind.
8. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellzapfen einstückig mit den wenigstens drei Riegelelementen (5) und/oder der Stellschale (7) ausgebildet sind.
9. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellzapfen durch in Bohrungen - vorzugsweise durch eine Presspassung - befestigte Bolzen (8) mit den wenigstens drei Riegelelementen (5) und/oder der Stellschale (7) ausgebildet sind.
10. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskulisse bogenförmige Langlochöffnungen (9) aufweist, welche bogenförmige Langlochöffnungen (9) vorzugweise einen radial variierenden Abstand über Ihre Erstreckungsrichtung zur Mittelachse (4) aufweisen.
11. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellschale (7) - vorzugsweise am Umfang - eine Aufnahmevorrichtung (10) für ein Werkzeug zum Drehen der Stellschale (7) ausweist.
12. Plastifizieraggregat nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle - Nabe - Verbindung als Keilwellenverbindung (11) ausgeführt ist.
13. Formgebungsmaschine, insbesondere Spritzgießmaschine, mit wenigstens einem Plastifizieraggregat und wenigstens einem Kupplungselement (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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