AT522057B1 - Plasticizing unit for an injection molding machine - Google Patents
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Abstract
Plastifiziereinheit (1) für eine Spritzgießmaschine, mit zumindest einem Plastifizierzylinder (2), in welchem eine einzige Plastifizierschnecke (3) entlang einer Achse (A) des Plastifizierzylinders (2) verschiebbar und durch eine erste Antriebsvorrichtung drehbar um die Achse (A) des Plastifizierzylinders (2) gelagert ist, wobei die erste Antriebsvorrichtung zum Drehen der Plastifizierschnecke (3) um die Achse (A) des Plastifizierzylinders (2) eine durch einen Motor (4) antreibbare Welle (5) aufweist und wobei ein Getriebe vorgesehen ist, durch welches eine Drehbewegung der Welle (5) in eine Drehbewegung der Plastifizierschnecke (3) umsetzbar ist, wobei die Welle (5) der ersten Antriebsvorrichtung mit der Achse (A) des Plastifizierzylinders (2) einen spitzen Winkel (α) einschließt.Plasticizing unit (1) for an injection molding machine, with at least one plasticizing cylinder (2) in which a single plasticizing screw (3) is displaceable along an axis (A) of the plasticizing cylinder (2) and rotatable by a first drive device about the axis (A) of the plasticizing cylinder (2) is mounted, wherein the first drive device for rotating the plasticizing screw (3) about the axis (A) of the plasticizing cylinder (2) has a shaft (5) that can be driven by a motor (4) and a gear is provided through which a rotary movement of the shaft (5) can be converted into a rotary movement of the plasticizing screw (3), the shaft (5) of the first drive device enclosing an acute angle (α) with the axis (A) of the plasticizing cylinder (2).
Description
[0001] Die Erfindung betrifft eine Plastifiziereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Spritzgießmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit. The invention relates to a plasticizing unit with the features of the preamble of claim 1 and an injection molding machine with such a plasticizing unit.
[0002] Das Platzangebot für die erste Antriebsvorrichtung ist bei gattungsgemäßen Plastifiziereinheiten äußerst beschränkt. Zum Ubertragen der Drehbewegung der Welle des Motors der ersten Antriebsvorrichtung auf die Plastifizierschnecke kommen bei gattungsgemäßen Plastifiziereinheiten zum Einsatz, was die anzutreibende rotatorische und translatorische Masse vergrößert. Es sind auch nicht gattungsgemäße Plastifiziereinheiten bekannt geworden, bei welchen die Welle des Motors der ersten Antriebsvorrichtung koaxial mit der Plastifizierschnecke in Form eines Direktantriebs angeordnet ist, was die anzutreibende rotatorische und translatorische Masse im Vergleich zu gattungsgemäßen Plastifiziereinheiten reduziert. Diese nicht gattungsgemäße Plastifiziereinheiten weisen aber den Nachteil auf, dass mangels eines Getriebes keine Übersetzung der Drehbewegung der Welle des Motors der ersten Antriebsvorrichtung relativ zur Drehbewegung der Plastifizierschnecke möglich ist. The space available for the first drive device is extremely limited in generic plasticizing units. To transmit the rotary movement of the shaft of the motor of the first drive device to the plasticizing screw, plasticizing units of the generic type are used, which increases the rotational and translational mass to be driven. There are also non-generic plasticizing units are known in which the shaft of the motor of the first drive device is arranged coaxially with the plasticizing screw in the form of a direct drive, which reduces the rotatory and translational mass to be driven compared to generic plasticizing units. However, these plasticizing units not of the generic type have the disadvantage that, in the absence of a gear, no translation of the rotational movement of the shaft of the motor of the first drive device relative to the rotational movement of the plasticizing screw is possible.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer gattungsgemäßen Plastifiziereinheit und einer Spritzgießmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit, bei welchen trotz des Vorsehens eines Getriebes zwischen der Welle des Motors der ersten Antriebsvorrichtung und der Plastifizierschnecke eine Reduktion der anzutreibenden rotatorischen und translatorischen Masse im Vergleich zu gattungsgemäßen Plastifiziereinheiten nach dem Stand der Technik möglich ist. The object of the invention is to provide a generic plasticizing unit and an injection molding machine with such a plasticizing unit, in which, despite the provision of a gearbox between the shaft of the motor of the first drive device and the plasticizing screw, a reduction in the rotational and translational mass to be driven compared to generic Plasticizing units according to the prior art is possible.
[0004] Diese Aufgabe wird durch eine Plastifiziereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Spritzgießmaschine mit einer solchen Plastifiziereinheit gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. This object is achieved by a plasticizing unit with the features of claim 1 and an injection molding machine with such a plasticizing unit. Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
[0005] Es ist vorgesehen, dass die Welle der ersten Antriebsvorrichtung mit der Achse des Plastifizierzylinders einen spitzen Winkel einschließt. Dadurch ist es möglich, mit einem einstufigen und damit kompakten Getriebe eine hohe Übersetzung zu realisieren. Die Kompaktheit des Getriebes hat den Vorteil einer Reduktion der anzutreibenden rotatorischen und translatorischen Masse. It is provided that the shaft of the first drive device encloses an acute angle with the axis of the plasticizing cylinder. This makes it possible to achieve a high gear ratio with a single-stage and therefore compact gear. The compactness of the gearbox has the advantage of reducing the rotational and translational mass to be driven.
[0006] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass eine zentrale Achse der Welle und die Achse des Plastifizierzylinders in derselben Ebene angeordnet sind, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass diese Ebene vertikal verläuft. In one embodiment of the invention it is provided that a central axis of the shaft and the axis of the plasticizing cylinder are arranged in the same plane, it is preferably provided that this plane is vertical.
[0007] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass sich eine gedachte Verlängerung einer zentralen Achse der Welle und die Achse des Plastifizierzylinders in einem Schnittpunkt schneiden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Schnittpunkt zwischen einer Spitze und einem Schaft der Plastifizierschnecke liegt. Dadurch können mit einem kleineren Getriebe spitzere Winkel realisiert werden, was die Massenträgheit reduziert. In one embodiment of the invention it is provided that an imaginary extension of a central axis of the shaft and the axis of the plasticizing cylinder intersect at an intersection. It can be provided that the point of intersection lies between a tip and a shaft of the plasticizing screw. This allows more acute angles to be achieved with a smaller gear, which reduces the mass inertia.
[0008] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine zweite Antriebsvorrichtung zum Verschieben der Plastifizierschnecke entlang der Achse des Plastifizierzylinders vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zweite Antriebsvorrichtung einen Motor und eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung aufweist. In one embodiment of the invention, a second drive device is provided for moving the plasticizing screw along the axis of the plasticizing cylinder. It can be provided that the second drive device has a motor and a device for converting a rotary movement of the motor into a linear movement.
[0009] Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zum Umsetzen einer Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung einen Spindeltrieb mit einer Spindel und einer Spindelmutter aufweist, wobei entweder die Spindel oder die Spindelmutter durch den Motor der zweiten Antriebsvorrichtung drehbar ist und die Spindelmutter oder die Spindel verschiebbar mit der Plastifizierschnecke verbunden ist. Bevorzugt ist der Spindeltrieb als Kugelgewindetrieb ausgeführt. It can be provided that the device for converting a rotary movement of the motor into a linear movement has a spindle drive with a spindle and a spindle nut, wherein either the spindle or the spindle nut is rotatable by the motor of the second drive device and the spindle nut or the The spindle is slidably connected to the plasticizing screw. The spindle drive is preferably designed as a ball screw drive.
[0010] Dabei kann vorgesehen sein, dass die Spindel parallel zu und vorzugsweise koaxial mit der Achse des Plastifizierzylinders und damit in einem spitzen Winkel mit der Welle der ersten Antriebsvorrichtung angeordnet ist. It can be provided that the spindle is arranged parallel to and preferably coaxially with the axis of the plasticizing cylinder and thus at an acute angle with the shaft of the first drive device.
[0011] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Kegelradgetriebe, als Zylinderschraubgetriebe, als kegeliges Stirnradgetriebe oder als Planetenge-In one embodiment of the invention it is provided that the transmission as a bevel gear, as a cylindrical screw gear, as a conical spur gear or as a planetary gear
triebe mit schrägem Eingriff in einem innenverzahnten Sonnenrad ausgebildet ist. gear is formed with oblique engagement in an internally toothed sun gear.
[0012] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe ein Winkelgelenk aufweist. Das Winkelgelenk kann beispielsweise als Kardangelenk, Gleichlaufgelenk oder Kreuzgelenk ausgebildet sein. In one embodiment of the invention it is provided that the transmission has an angle joint. The angle joint can be designed, for example, as a universal joint, constant velocity joint or universal joint.
[0013] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Plastifiziereinheit zwei Plastifizierzylinder aufweist, in welchen jeweils eine einzige Plastifizierschnecke entlang einer Achse des jeweiligen Plastifizierzylinders verschiebbar und durch eine erste Antriebsvorrichtung drehbar um die Achse des jeweiligen Plastifizierzylinders gelagert ist, wobei jeweils die erste Antriebsvorrichtung zum Drehen der Plastifizierschnecke um die Achse des jeweiligen Plastifizierzylinders eine durch einen Motor antreibbare Welle aufweist, wobei jeweils die Welle mit der Achse des jeweiligen Plastifizierzylinders einen spitzen Winkel einschließt und jeweils ein Getriebe vorgesehen ist, durch welches eine Drehbewegung der Welle in eine Drehbewegung der Plastifizierschnecke umsetzbar ist. In one embodiment of the invention it is provided that the plasticizing unit has two plasticizing cylinders, in each of which a single plasticizing screw is displaceable along an axis of the respective plasticizing cylinder and rotatably mounted by a first drive device about the axis of the respective plasticizing cylinder, the first in each case The drive device for rotating the plasticizing screw around the axis of the respective plasticizing cylinder has a shaft that can be driven by a motor, the shaft enclosing an acute angle with the axis of the respective plasticizing cylinder and a gear unit being provided through which a rotary movement of the shaft is converted into a rotary movement of the Plasticizing screw is convertible.
[0014] Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Plastifizierzylinder in W-Anordnung angeordnet sind. It is preferably provided that the two plasticizing cylinders are arranged in a W arrangement.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Es zeigen: [0015] Embodiments of the invention are discussed with reference to the figures. Show it:
[0016] Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 1 is a schematic sectional illustration through a first embodiment of the invention
[0017] Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung FIG. 2 shows a schematic sectional illustration through a second exemplary embodiment of the invention
[0018] Fig. 3a,‚b eine schematische Schnittdarstellung durch ein drittes und viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung 3a, b show a schematic sectional illustration through a third and fourth exemplary embodiment of the invention
[0019] Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung 4 shows a schematic sectional illustration through a fifth exemplary embodiment of the invention
[0020] Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung durch ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 5 is a schematic sectional view through a sixth embodiment of the invention
[0021] Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Plastifiziereinheit 1 mit einem Plastifizierzylinder 2 (aus Gründen der UÜbersichtlichkeit in dieser Figur nicht dargestellt), in welchem eine einzige Plastifizierschnecke 3 entlang einer Achse A des Plastifizierzylinders 2 verschiebbar und durch eine erste Antriebsvorrichtung drehbar um die Achse A des Plastifizierzylinders 2 gelagert ist. Zum Drehen der Plastifizierschnecke 3 um die Achse A des Plastifizierzylinders 2 ist eine erste Antriebsvorrichtung vorgesehen, mit einer durch einen Motor 4 antreibbaren Welle 5, deren Drehbewegung durch ein Getriebe in eine Drehbewegung der Plastifizierschnecke 3 umsetzbar ist. Das Getriebe ist in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines kegeligen Stirnradgetriebes ausgebildet. Fig. 1 shows a schematic sectional view through a plasticizing unit 1 with a plasticizing cylinder 2 (not shown in this figure for reasons of clarity), in which a single plasticizing screw 3 can be displaced along an axis A of the plasticizing cylinder 2 and rotated by a first drive device is mounted about the axis A of the plasticizing cylinder 2. To rotate the plasticizing screw 3 about the axis A of the plasticizing cylinder 2, a first drive device is provided with a shaft 5 which can be driven by a motor 4 and whose rotational movement can be converted into a rotational movement of the plasticizing screw 3 by a gear unit. In this exemplary embodiment, the transmission is designed in the form of a conical spur gear.
[0022] Erfindungsgemäß schließt die Welle 5 der ersten Antriebsvorrichtung mit der Achse A des Plastifizierzylinders 2 einen spitzen Winkel a (hier etwa 30°) ein. Eine zentrale Achse der Welle 5 und die Achse A des Plastifizierzylinders 2 sind in derselben, vertikal verlaufenden Ebene (entspricht in dieser Figur der Zeichnungs- und Schnittebene) angeordnet sind. Es ist erkennbar, dass sich eine gedachte Verlängerung W der zentralen Achse der Welle 5 und die Achse A des Plastifizierzylinders 2 in einem Schnittpunkt P schneiden, welcher in diesem Ausführungsbeispiel zwischen einer Spitze 9 und einem Schaft 10 der Plastifizierschnecke 3 liegt. According to the invention, the shaft 5 of the first drive device with the axis A of the plasticizing cylinder 2 forms an acute angle a (here about 30 °). A central axis of the shaft 5 and the axis A of the plasticizing cylinder 2 are arranged in the same, vertically extending plane (corresponds to the plane of the drawing and section in this figure). It can be seen that an imaginary extension W of the central axis of the shaft 5 and the axis A of the plasticizing cylinder 2 intersect at an intersection point P, which in this exemplary embodiment lies between a tip 9 and a shaft 10 of the plasticizing screw 3.
[0023] Zum Verschieben der Plastifizierschnecke 3 entlang der Achse A des Plastifizierzylinders 2 ist eine zweite Antriebsvorrichtung vorgesehen, welche in diesem Ausführungsbeispiel einen Motor 6 und eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Drehbewegung des Motors 6 in eine Linearbewegung aufweist. Die Vorrichtung zum Umsetzen der Drehbewegung des Motors 6 in eine Linearbewegung weist hier einen Spindeltrieb mit einer Spindel 7 und einer Spindelmutter 8 auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Spindel 7 durch den Motor 6 der zweiten Antriebsvorrichtung drehbar ist und die Spindelmutter 8 drehfest und verschiebbar mit der Plastifizierschne-To move the plasticizing screw 3 along the axis A of the plasticizing cylinder 2, a second drive device is provided, which in this embodiment has a motor 6 and a device for converting a rotary movement of the motor 6 into a linear movement. The device for converting the rotary movement of the motor 6 into a linear movement here has a spindle drive with a spindle 7 and a spindle nut 8, wherein in this embodiment the spindle 7 is rotatable by the motor 6 of the second drive device and the spindle nut 8 is rotatably and displaceably with the plasticizing screw
cke 3 verbunden ist. Die Drehbewegung des Motors 6 der zweiten Antriebsvorrichtung wird hier durch einen Riemen vom Motor 6 auf die Spindel 7 übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spindel 7 parallel zu und/oder koaxial mit der Achse A des Plastifizierzylinders 2 und damit in einem spitzen Winkel a mit der Welle 5 der ersten Antriebsvorrichtung angeordnet ist. cke 3 is connected. The rotary movement of the motor 6 of the second drive device is here transmitted by a belt from the motor 6 to the spindle 7. In this embodiment, the spindle 7 is parallel to and / or coaxial with the axis A of the plasticizing cylinder 2 and is thus arranged at an acute angle a with the shaft 5 of the first drive device.
[0024] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist die Vorrichtung zum Umsetzen der Drehbewegung des Motors 6 in eine Linearbewegung einen Kugelgewindetrieb auf. In the embodiment of FIG. 2, the device for converting the rotary movement of the motor 6 into a linear movement has a ball screw drive.
[0025] Fig. 3 zeigt zwei weitere Ausführungsbeispiele, bei welchem die Vorrichtung zum Umsetzen der Drehbewegung des Motors 6 in eine Linearbewegung eine (Fig. 3a) oder zwei (Fig. 3b) Kugelgewindetriebe aufweist, wobei jeweils eine Spindelmutter 8 drehbar angeordnet ist und jeweils eine Spindel 7 drehfest und verschiebbar mit der Plastifizierschnecke 3 verbunden ist. Fig. 3 shows two further exemplary embodiments, in which the device for converting the rotary movement of the motor 6 into a linear movement has one (Fig. 3a) or two (Fig. 3b) ball screws, with a spindle nut 8 being rotatably arranged and one spindle 7 is rotatably and displaceably connected to the plasticizing screw 3.
[0026] Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, wobei allerdings die Plastifiziereinheit 1 zwei Plastifizierzylinder 2 aufweist, in welchen jeweils eine einzige Plastifizierschnecke 3 entlang einer Achse A des jeweiligen Plastifizierzylinders 2 verschiebbar und durch eine erste Antriebsvorrichtung drehbar um die Achse A des jeweiligen Plastifizierzylinders 2 gelagert ist, wobei jeweils die erste Antriebsvorrichtung zum Drehen der Plastifizierschnecke 3 um die Achse A des jeweiligen Plastifizierzylinders 2 eine durch einen Motor 4 antreibbare Welle 5 aufweist, wobei jeweils die Welle 5 mit der Achse A des jeweiligen Plastifizierzylinders 2 einen spitzen Winkel a einschließt und jeweils ein Getriebe vorgesehen ist, durch welches eine Drehbewegung der Welle 5 in eine Drehbewegung der Plastifizierschnecke 3 umsetzbar ist. Die beiden Plastifizierzylinder 2 sind in W-Anordnung angeordnet. Fig. 4 shows an embodiment according to FIG. 2, but the plasticizing unit 1 has two plasticizing cylinders 2, in each of which a single plasticizing screw 3 is displaceable along an axis A of the respective plasticizing cylinder 2 and rotatable about the axis A by a first drive device of the respective plasticizing cylinder 2 is mounted, the first drive device for rotating the plasticizing screw 3 around the axis A of the respective plasticizing cylinder 2 having a shaft 5 which can be driven by a motor 4, the shaft 5 having a point with the axis A of the respective plasticizing cylinder 2 Angle a encloses and a gear is provided in each case, by means of which a rotary movement of the shaft 5 can be converted into a rotary movement of the plasticizing screw 3. The two plasticizing cylinders 2 are arranged in a W arrangement.
[0027] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 weist das Getriebe ein Winkelgelenk 11 auf. Dieses kann beispielsweise ein Kardangelenk, ein Gleichlaufgelenk oder ein Kreuzgelenk sein. In the exemplary embodiment in FIG. 5, the transmission has an angle joint 11. This can, for example, be a universal joint, a constant velocity joint or a universal joint.
BEZUGSZEICHENLISTE: REFERENCE CHARACTERISTICS LIST:
1 Plastifiziereinheit 1 plasticizing unit
2 Plastifizierzylinder 2 plasticizing cylinders
3 Plastifizierschnecke 3 plasticizing screw
4 Motor der ersten Antriebsvorrichtung 4 motor of the first drive device
5 Welle der ersten Antriebsvorrichtung 5 shaft of the first drive device
6 Motor der zweiten Antriebsvorrichtung 6 Motor of the second drive device
7 Spindel der zweiten Antriebsvorrichtung 7 spindle of the second drive device
8 Spindelmutter der zweiten Antriebsvorrichtung 9 Spitze der Plastifizierschnecke 8 Spindle nut of the second drive device 9 Tip of the plasticizing screw
10 Schaft der Plastifizierschnecke 11 Winkelgelenk 10 Shaft of the plasticizing screw 11 Angle joint
A Achse des Plastifizierzylinders W gedachte Verlängerung einer zentralen Achse der Welle der ersten Antriebsvorrichtung A axis of the plasticizing cylinder W imaginary extension of a central axis of the shaft of the first drive device
P Schnittpunkt zwischen W und A P intersection between W and A
a Winkel zwischen Welle der ersten Antriebsvorrichtung und Achse des Plastifizierzylinders a Angle between the shaft of the first drive device and the axis of the plasticizing cylinder
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