DE10040322B4

DE10040322B4 - Kunststoffspritzgießmaschine und Antriebsvorrichtung für eine Kunststoffspritzgießmaschine

Info

Publication number: DE10040322B4
Application number: DE10040322A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dantlgraber
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2020-08-18
Also published as: DE10040322A1

Abstract

Antriebsvorrichtung für ein geradlinig bewegbares Glied (17, 30) einer Kunststoffspritzgießmaschine, mit einem elektrischen Antriebsmotor (21, 41) und mit einem Gewindetrieb (22, 42), der eine Gewindespindel (24, 44) und eine in die Gewindespindel (24, 44) eingreifende Spindelmutter (25, 45) aufweist und der mit dem beweglichen Glied (17, 30) direkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb (22, 42) ein hydrostatischer Gewindetrieb ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Kunststoffspritzgießmaschine, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, und eine Kunststoffspritzgießmaschine mit einer solchen Antriebsvorrichtung.
Insbesondere für das Verfahren der beweglichen Formaufspannplatte und der Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine hat eine Antriebsvorrichtung zwei wichtige unterschiedliche Forderungen zu erfüllen. Zum einen soll sie das geradlinig bewegbare Glied, zum Beispiel die Formaufspannplatte, zum Schließen und zum Öffnen der Form möglichst schnell verfahren, damit die Zykluszeit für die Herstellung eines Formstücks klein gehalten werden kann. Zum andern soll sie die Formaufspannplatte und damit die ganze Form gegen den hohen Spritzdruck mit großer Kraft zuhalten können. Zum einen sind also Stellbewegungen mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, zum andern sind ohne wesentliche Bewegung hohe Kräfte auszuüben. Die Einspritzeinheit einschließlich Plastifizierschnecke wird beim Einspritzen von Kunststoff in die Form mit relativ hoher Geschwindigkeit in Richtung auf die Form zu bewegt, bis die Form vollständig mit Kunststoff gefüllt ist. Wird im Anschluss daran die sich in der Form befindliche Kunststoffschmelze einem sogenannten Nachdruck ausgesetzt, so muss der Antrieb eine hohe Kraft ohne wesentliche Bewegung der Plastifizierschnecke aufbringen.
Es sind Antriebsvorrichtungen für Kunststoffspritzgießmaschinen bekannt, die gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 einen Gewindetrieb zwischen einem Antriebsmotor und einem zu bewegenden Glied der Kunststoffspritzgießmaschine besitzen. Als Antriebsmotor wird meist ein Elektromotor verwendet. Die Drehbewegung eines Rotors des Elektromotors wird über den Gewindetrieb in eine geradlinige Bewegung umgewandelt wird. Der Gewindetrieb ist aus Gründen der Verschleißreduzierung meist ein Kugel- oder Rollengewindetrieb.
Beispielhaft für Antriebsvorrichtungen mit Gewindetrieb, der eine Gewindespindel und eine in die Gewindespindel eingreifende Spindelmutter aufweist, sei hier auf die Kunststoffspritzgießmaschinen nach der US 4 615 669 A , der US 4 929 165 A oder der US 5 362 222 A hingewiesen, bei denen Elektromotoren als Antriebsmotoren verwendet werden. Die US 4 615 669 A zeigt eine Antriebsvorrichtung für die bewegliche Formaufspannplatte, wobei die Gewindespindel fest mit der Formaufspannplatte verbunden ist und die Spindelmutter rotierend antreibbar ist. Bei einer in der US 4 615 669 A gezeigten Antriebsvorrichtung für die Einspritzeinheit ist die Spindelmutter fest mit der Einspritzeinheit verbunden und die Gewindespindel ist rotierend antreibbar. Die US 4 929 165 A zeigt eine Antriebsvorrichtung für die bewegliche Formaufspannplatte, wobei die Spindelmutter fest mit der beweglichen Formaufspannplatte einer Kunststoffspritzgießmaschine verbunden ist. Die US 5 362 222 A zeigt eine erste Antriebsvorrichtung, bei der die Spindelmutter fest mit der Einspritzeinheit verbunden ist. Bei einer zweiten Antriebsvorrichtung sind mit der Spindelmutter zwei Kniehebel gelenkig verbunden, die außerdem noch an eine ortsfeste Abstützplatte und an die bewegliche Formaufspannplatte angekoppelt sind.
Ein Gewindetrieb ist auch als Kugel- oder Rollengewindetrieb nur begrenzt belastbar ist, wenn er nicht vorzeitig verschleißen soll. Insofern sind die in den US 4 615 669 A und US 4 929 165 A gezeigten elektromechanische Antriebsvorrichtung, bei denen der Gewindetrieb unmittelbar mit der beweglichen Formaufspannplatte bzw. der Einspritzeinheit verbunden ist, nur für kleine Kunststoffspritzgießmaschinen verwendbar, wenn man einen häufigen Austausch des Gewindetriebs vermeiden will. Bei der Antriebsvorrichtung mit Kniehebel nach der US 5 362 222 A nehmen die Kniehebel auch bei relativ kleinen Stellwegen für das zu bewegende Glied viel Bauraum in Anspruch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, bzw. eine Kunststoffspritzgießmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2, so weiterzuentwickeln, dass auch bei hohen Belastungen eine lange Lebensdauer gewährleistet werden kann.
Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, dass der Gewindetrieb erfindungsgemäß ein hydrostatischer Gewindetrieb ist. Hydrostatische Gewindetriebe sind an sich bekannt. Es wird dazu beispielhaft auf die DE 38 28 617 A1 oder die US 5 816 104 A verwiesen, deren Inhalt hiermit ausdrücklich als Offenbarung einbezogen wird. Eine nähere Beschreibung eines solchen hydrostatischen Gewindetriebs erübrigt sich deshalb. Hydrostatische Gewindetriebe erfüllen hohe Anforderungen an Steife, Beschleunigungsvermögen und Schnelligkeit. Vor allem sind sie auch bei hohen Belastungen kaum einem Verschleiß unterworfen und haben deshalb eine lange Lebensdauer bei hoher Genauigkeit. Sie sind deshalb für den Einsatz bei Kunststoffspritzgießmaschinen, die mit hohen Zykluszahlen arbeiten und bei denen Geschwindigkeits- und Druckprofile genau nachgefahren werden sollen, hervorragend geeignet.
Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung wird gemäß den Patentansprüchen 3 und 4 in besonders vorteilhafter Weise für den Antrieb der beweglichen Formaufspannplatte oder die Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine verwendet, da für diese beweglichen Glieder zum Zuhalten der Form und zum Nachpressen des Werkstoffs normalerweise besonders hohe Kräfte aufgebracht werden müssen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kunststoffspritzgießmaschine mit zwei erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtungen ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
Nach der Zeichnung besitzt eine Kunststoffspritzgießmaschine eine gestellfeste Formaufspannplatte 10, die mit einem nicht näher dargestellten Spritzkanal versehen ist, um aus einem Plastifizierzylinder 11 Kunststoffmaterial in eine sich aus zwei Formhälften 12 und 13, von denen eine von der gestellfesten Formaufspannglatte 13 getragen wird, zusammensetzende Form einspritzen zu können.
Die Kunststoffspritzgießmaschine besitzt außerdem eine gestellfeste Abstützplatte 14, die einen Abstand von der Formaufspannplatte 10 hat. Zwischen der Formaufspannplatte 10 und der Abstützplatte 14 erstrecken sich zwei parallel zueinander verlaufende Holme 15 und 16. Eine bewegliche Formaufspannplatte 17, die die andere Formhälfte trägt, ist zwischen den beiden gestellfesten Platten 10 und 14 auf den Holmen 15 und 16 geradlinig verfahrbar geführt. Diese Formaufspannplatte 17 befindet sich, wie in der Zeichnung gezeigt, in einer von der gestellfesten Formaufspannplatte 10 entfernten Endstellung, wenn die Form zur Entnahme eines Formstücks geöffnet ist. Zum Schließen der Form wird die Formaufspannplatte 17 aus dieser Endstellung in einer schnellen Stellbewegung an die gestellfeste Formaufspannplatte 10 herangefahren. Dabei ist im wesentlichen zur Beschleunigung der Formaufspannplatte 17 eine natürlich von der Größe der Maschine und damit der Masse von Formaufspannplatte und Formhälfte abhängige größere Kraft notwendig. Nach dem Schließen der Form muss die bewegliche Formaufspannplatte 17 mit einer großen Zuhaltekraft an der Formaufspannplatte 10 gehalten werden, damit die Formhälften nicht durch den Spritzdruck aufgeweitet werden und ungenaue Formstücke entstehen.
Bewegt und zugehalten wird die Formaufspannplatte 17 von einer Antriebsvorrichtung 20, die einen an der Abstützplatte 14 befestigten, drehzahlregelbaren Elektromotor 21 und einen hydrostatischen Gewindetrieb 22 umfasst, wie er zum Beispiel in der US 5 816 104 A oder in der DE 38 28 617 A1 beschrieben ist. Der Elektromotor 21 ist ein solcher mit einer Hohlwelle 23. Der Gewindetrieb weist eine Gewindespindel 24 auf, die durch eine zentrale Öffnung der Abstützplatte 14 hindurchgeht und direkt, also ohne weitere Getriebestufen, fest mit der beweglichen Formaufspannplatte 17 verbunden ist. Die Gewindespindel 24 kann sich also nicht drehen. Sie ragt in Baulänge sparender Weise frei in die Hohlwelle 23 des Elektromotors 21 hinein. Zwischen der Abstützplatte 14 und dem Elektromotor 21 sitzt auf der Gewindespindel 24 eine Spindelmutter 25, die fest mit der Hohlwelle des Elektromotors 21 verbunden ist, von diesem also rotierend angetrieben werden kann.
Zum Schließen der Form wird der Elektromotor 21 in einer solchen Drehrichtung angesteuert, dass sich die Gewindespindel und mit ihr die bewegliche Formaufspannplatte 17, nach der Zeichnung betrachtet, nach rechts auf die gestellfeste Formaufspannplatte 10 zu bewegt. Dafür ist eine relativ geringe Kraft notwendig. Nach dem Schließen der Form werden während des Einspritzens der Formmasse die beiden Formhälften 12 und 13 durch Aufbringen einer hohen Zuhaltekraft auf die bewegliche Formaufspannplatte 17 gegen den Einspritzdruck zusammengehalten. Auch die hohe Zuhaltekraft wird von dem Elektromotor 21 über den Gewindetrieb 22 aufgebracht. Der dabei auftretenden hohen Belastung ist der Gewindetrieb 22 wegen seiner Ausbildung als hydrostatischer Gewindetrieb gewachsen, ohne dass ein vorzeitiger Verschleiß auftritt.
Zum Öffnen der Form wird der Elektromotor 21 in die entgegengesetzte Drehrichtung angesteuert.
Der Plastifizierzylinder 11 enthält eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 31, die Bestandteil einer insgesamt mit 30 bezeichneten, axial verfahrbaren Einspritzeinheit ist. Diese umfasst außer der Schnecke 31 einen Elektromotor 32 und ein Gehäuse 33, an dem der Elektromotor 32 außerhalb der Achse der Schnecke 31 sitzt und in dem ein Getriebe untergebracht ist, über das der Elektromotor 32 die Schnecke drehen kann. Durch Drehen der Schnecke wird Kunststoffmaterial von einem Einfülltrichter aus an das vordere Ende der Schnecke transportiert und dabei geschmolzen (plastifiziert).
Für das Verfahren der Einspritzeinheit ist eine Antriebsvorrichtung 40 vorhanden, die einen gestellfest angeordneten Elektromotor 41 und einen hydrostatischen Gewindetrieb 42 umfasst, wie er zum Beispiel in der US 5 816 104 A oder in der DE 38 28 617 A1 beschrieben ist. Der Gewindetrieb weist eine Gewindespindel 44 auf, die fest mit der Antriebswelle des Elektromotors 41 verbunden ist, von diesem also rotierend angetrieben werden kann. Außerdem gehört zu dem Gewindetrieb 42 eine Spindelmutter 45, durch die die Gewindespindel 44 hindurchgeht und die fest mit dem Gehäuse 33 verbunden und wie dieses nicht verdreht werden kann.
Somit ist auch der Gewindetrieb 42 direkt mit dem von ihm zu bewegenden Glied der Kunststoffspritzgießmaschine, nämlich der Einspritzeinheit, verbunden.
Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form wird der Elektromotor 41 in einer solchen Drehrichtung angesteuert, dass die Spindelmutter 45 und mit dieser das Gehäuse 33, der Elektromotor 32 und die Schnecke 31, nach der Zeichnung betrachtet, nach links verfahren werden. Auch die Kraft zum Nachpressen des Kunststoffs wird über den Gewindetrieb 42 vom Elektromotor 41 aufgebracht.
Zum Plastifizieren von Kunststoff dreht der Elektromotor 32 die Schnecke 31. Das vor das vordere Ende der Schnecke 31 wandernde Kunststoffmaterial erzeugt einen Staudruck, der die Schnecke und somit auch die Spindelmutter 45 nach rechts zurück zu bewegen sucht. Dies ist jedoch nur möglich, wenn sich die Gewindespindel dreht. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 41 kann somit ein gewünschter Staudruck eingestellt werden.

Claims

Antriebsvorrichtung für ein geradlinig bewegbares Glied (17, 30) einer Kunststoffspritzgießmaschine, mit einem elektrischen Antriebsmotor (21, 41) und mit einem Gewindetrieb (22, 42), der eine Gewindespindel (24, 44) und eine in die Gewindespindel (24, 44) eingreifende Spindelmutter (25, 45) aufweist und der mit dem beweglichen Glied (17, 30) direkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb (22, 42) ein hydrostatischer Gewindetrieb ist.
Kunststoffspritzgießmaschine mit einem geradlinig bewegbaren Glied (17, 30) und mit einer Antriebsvorrichtung (20, 40) für das bewegliche Glied (17, 30), die einen elektrischen Antriebsmotor (21, 41) und einen Gewindetrieb (22, 42) umfasst, der eine Gewindespindel (24, 44) und eine in die Gewindespindel (24, 44) eingreifende Spindelmutter (25, 45) aufweist und der mit dem beweglichen Glied (17, 30) direkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb (22, 42) ein hydrostatischer Gewindetrieb ist.
Kunststoffspritzgießmaschine nach Anspruch 2 und mit einer geradlinig bewegbaren Formaufspannplatte (17), dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem hydrostatischen Gewindetrieb (22) direkt verbundene bewegliche Glied die Formaufspannplatte (17) ist.
Kunststoffspritzgießmaschine nach Anspruch 2 und mit einer geradlinig bewegbaren Einspritzeinheit (30), dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem hydrostatischen Gewindetrieb (42) direkt verbundene bewegliche Glied die Einspritzeinheit (30) ist.