DE10060128B4 - Vorrichtung zum Auswerfen von Spritzgussteilen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Auswerfen von Spritzgussteilen aus einer von einer Formaufspannplatte (19) gehaltenen Spritzgießform in einer Spritzgießmaschine mit einer Auswerferaufnahme (Auswerferplatte 9), an der mindestens ein Auswerferstift, der in einer beweglichen Werkzeughälfte der Spritzgießform axial verschieblich gelagert ist, befestigt oder befestigbar ist, wobei die Auswerferaufnahme (9) über Linearführungen (Führungsstangen 15) parallel zur Längsachse des mindestens einen Auswerferstifts mittels eines motorisch angetriebenen Kurbeltriebs (21), der eine Kurbelwelle (1), eine Kurbel (2) und ein Pleuel (3) aufweist und relativ zu der beweglichen Werkzeughälfte ortsfest gelagert ist, aus einer eingefahrenen Stellung in eine Auswurfstellung fahrbar ist, wobei sich der Kurbeltrieb (21) in der eingefahrenen Stellung in einer seiner beiden Totlagen befindet und ein Federkraftspeicher (10) vorgesehen ist, dessen Federkraft in Richtung der Auswurfstellung auf die Auswerferaufnahme (9) wirkt und der gegen Ende des Kurbelwegs des Kurbeltriebs (21) von der Auswurfstellung in die eingefahrene Stellung der Auswerferaufnahme (9) spannbar ist und wobei das Pleuel...

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswerfen von Spritzgießteilen aus einer Spritzgießform nach Patentanspruch 1.
• Aus der DE 44 02 291 C1 ist eine Vorrichtung zum Auswerfen von Spritzgussteilen aus einer Spritzgießform einer Spritzgießmaschine bekannt, wobei die Spritzgießform von einer Formaufspannplatte gehalten wird. Diese Auswerfervorrichtung besitzt eine in Form einer Auswerferplatte gestaltete Auswerferaufnahme, an der ein oder mehrere Auswerferstifte befestigbar sind, die in der von der Schließeinheit der Spritzgießmaschine bewegbaren Werkzeughälfte der Spritzgießform axial verschieblich gelagert sind. Die Auswerferaufnahme ist über ein Führungsgestänge geführt und parallel zur Längsachse des bzw. der Auswerferstifte verschieblich. Das Führungsgestänge ist mit der Formaufspannplatte und somit indirekt auch mit der beweglichen Hälfte der Spritzgießform starr verbunden. Die freien Enden des Führungsgestänges sind über eine Traverse fest miteinander verbunden. Um das Führungsgestänge herum ist ein Gehäuse angeordnet, in dem ein motorisch angetriebener Kurbeltrieb gelagert ist. Dieser Kurbeltrieb wird gebildet durch zwei koaxial im Abstand nebeneinander angeordnete scheibenförmige Zahnräder, die durch zwei als Querstege ausgebildete Bolzen miteinander drehfest verbunden sind. An einem der beiden Bolzen ist das eine Ende eines Pleuels gelagert, dessen anderes Ende über ein Drehgelenk mit der Auswerferaufnahme verbunden ist. Die beiden scheibenförmigen Zahnräder, die jeweils an Wellenstummeln fliegend im Gehäuse gelagert sind und die Kurbel des Kurbeltriebs bilden, sind von zwei ebenfalls in dem Gehäuse gelagerten Stirnzahnrädern antreibbar, die über eine gemeinsame Welle und eine Kupplung mit einem Servomotor antriebstechnisch gekoppelt sind. Durch entsprechende Betätigung des Servomotors kann die Auswerferaufnahme über den Kurbeltrieb auf den Linearführungen zwischen einer eingefahrenen Stellung, bei der die Auswerferstifte bündig mit der Innenoberfläche der Spritzgießform abschließen, und einer je nach durchfahrenem Kurbelwinkel unterschiedlich weit entfernten Auswurfstellung hin und her gefahren werden. Da die Vorrichtung starr an die Formaufspannplatte der Spritzgießmaschine gekoppelt ist, wird sie zwangsläufig über die Schließeinheit mit dieser Formaufspannplatte verfahren.
• Bei vielen Spritzgießwerkzeugen ist erfahrungsgemäß der Kraftbedarf für ein erfolgreiches Ausstoßen des jeweils erzeugten Spritzgießteils aus der Spritzgießform am Anfang am größten. Um das Spritzgießteil erfolgreich zu lösen, ist eine lediglich sehr kurze, impulsförmige große Krafteinwirkung erforderlich. Diese kann von einem Elektromotor vielfach nicht in der gewünschten Weise geleistet werden, da der Motor zu Beginn des Ausformvorgangs sich im Stillstand befindet und über kein entsprechendes Schwungmoment verfügt, wie dies im Drehbetrieb der Fall ist. Daher werden beispielsweise Getriebeübersetzungen erforderlich, wie sie aus der DE 44 02 291 C1 bekannt sind.
• Es sei noch verwiesen auf die WO 97/34757 A1, aus der ein Kurbeltrieb mit einem Federkraftspeicher bekannt ist, dessen Federkraft in Arbeitsrichtung wirkt und der gegen Ende des Kurbelweges des Kurbeltriebes von der Arbeitsstellung in die eingefahrene Stellung spannbar ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass ohne das Erfordernis eines kostenaufwendigen Getriebes und ohne die Notwendigkeit zu einem Einsatz extrem leistungsfähiger Antriebsmotoren dennoch bereits zu Beginn des Ausformvorgangs eine sehr hohe Ausstoßkraft am Auswerfer zur Verfügung gestellt werden kann.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen. Durch die Merkmale der Unteransprüche ist diese Vorrichtung in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar.
• Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Auswerfen von Spritzgussteilen aus einer von einer Formaufspannplatte gehaltenen Spritzgießform in einer Spritzgießmaschine mit einer Auswerferaufnahme, an der mindestens ein Auswerferstift, der in einer beweglichen Werkzeughälfte der Spritzgießform axial verschieblich gelagert ist, befestigt oder festigbar ist, wobei die Auswerferaufnahme über Linearführungen parallel zur Längsachse des mindestens einen Auswerferstifts mittels eines motorisch angetriebenen Kurbeltriebs, der relativ zu der beweglichen Werkzeughälfte ortsfest gelagert ist, aus einer eingefahrenen Stellung in eine Auswurfstellung fahrbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich der Kurbeltrieb in der eingefahrenen Stellung in einer seiner beiden Totlagen befindet und dass ein Federkraftspeicher vorgesehen ist, dessen Federkraft in Richtung der Auswurfstellung auf die Auswerferaufnahme wirkt und der gegen Ende des Kurbelwegs des Kurbeltriebs von der Auswurfstellung in die eingefahrene Stellung der Auswerferaufnahme spannbar ist. Grundsätzlich könnte das Spannen dieses Federkraftspeichers auch unabhängig vom Antrieb des Kurbeltriebs erfolgen. Vorzugsweise wird für dieses Spannen jedoch unmittelbar die Bewegung des Kurbeltriebs bzw. der Auswerferaufnahme ausgenutzt. Das Spannen des Federkraftspeichers wird zweckmäßigerweise während des Zurückfahrens der Auswerferaufnahme frühestens 40°, insbesondere frühestens 30° vor Erreichen der Totlage des Kurbeltriebs gespannt. Dies hat den Vorteil, dass einerseits für das Spannen das volle Schwungmoment des sich in voller Drehbewegung befindlichen Antriebsmotors und andererseits der Kniehebeleffekt des Kurbeltriebs kurz vor Erreichen der Totlage ausgenutzt werden kann. Wenn der Kurbeltrieb aus dieser Totlage in Richtung Auswurfstellung verfahren wird, steht nicht nur das Antriebsmoment des Antriebsmotors, sondern zusätzlich auch die Kraft des Federspeichers zur Verfügung, um die Auswerferaufnahme in Richtung der Auswurfstellung zu bewegen.
• In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Federkraftspeicher aus mindestens einem, vorzugsweise mehreren Paketen von Tellerfedern gebildet ist. Derartige Tellerfedern haben den großen Vorteil, dass sie sehr hohe Federkräfte mit kurzen Federwegen kombinieren. Genau dies ist für die vorliegende Problemstellung besonders wünschenswert, bei der die besonders hohe Kraft lediglich in einer sehr kurzen Anfangsphase an der Auswerferaufnahme bzw. den daran unmittelbar oder mittelbar befestigten Auswerferstiften zur Verfügung stehen muss. Danach geht der Kraftbedarf drastisch herunter.
• Die Tellerfedern eines Tellerfederpakets werden zweckmäßigerweise auf einen gegenüber der Lagerung des Kurbeltriebs fest angeordneten Führungsdorn aufgeschoben und durch eine koaxial zum Führungsdorn angeordnete und starr mit der Auswerferaufnahme verbundene Druckhülse gespannt, die über den Führungsdorn schiebbar ist.
• Es empfiehlt sich, den maximalen Kurbelwinkel des Kurbeltriebs auf 180° zu beschränken. Je nach Anwendungsfall kann der tatsächlich genutzte Kurbelwinkel deutlich niedriger über eine entsprechende Betätigung des Antriebsmotors (vorzugsweise elektrischer Servomotor) eingestellt werden. Vielfach reichen Kurbelwinkel von beispielsweise 150° bis 160° aus.
• Um für den jeweiligen Anwendungsfall eine möglichst kompakte Bauweise bei ausreichender Steifigkeit zu ermöglichen, empfiehlt es sich, die Kurbelwelle des Kurbeltriebs, der eine Kurbel und ein Pleuel umfasst, als durchgehende Welle auszuführen, die beiderseits der Kurbel gelagert ist. Damit wird eine einseitige, also fliegende Lagerung dieser Welle, die anfällig gegenüber Biegebelastungen wäre, vermieden.
• In besonders bevorzugter Ausführungsform sieht die Erfindung vor, das Pleuel als massives und daher biegesteifes Bauteil auszuführen, das eine bogenförmige Gestalt aufweist. Die Bogenform sollte dabei so gewählt werden, dass die Kurbelwelle in der Totlage der eingefahrenen Stellung von dem Pleuel im wesentlichen halbkreisförmig umschlossen ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauweise möglich.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine als Längsschnitt gestaltete Seitenansicht einer Vorrichtung,
• 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1 und
• 3, 4 unterschiedliche Stellungen des Kurbeltriebs der Vorrichtung gemäß 1.
• Die in den 1 bis 4 dargestellte Auswerfervorrichtung 21 verfügt über eine Formaufspannplatte 9, an der ein oder mehrere nicht dargestellte Auswerferstifte, deren Längsachse parallel zu den eingezeichneten Achsen der Führungsstangen 15 gerichtet sind, über entsprechende Koppeleinrichtungen (z.B. Schraubverbindung) befestigt oder befestigbar sind. Die Formaufspannplatte 9 ist auf diesen Führungsstangen 15 längsverschieblich gelagert. Die Führungstangen 15 sind mittels Befestigungsschrauben 16 an einer Formaufspannplatte 19 einer nicht näher dargestellten Spritzgießmaschine befestigt. Auf der rechten Seite der Formaufspannplatte 19 ist eine ebenfalls nicht näher dargestellte Spritzgießform befestigbar. Die Formaufspannplatte 19 ist Bestandteil des beweglichen Teils der Schließeinheit der Spritzgießmaschine und ist auf ihrer linken Seite mit einem Lagerbock 6 versehen, an dem über einen als Drehgelenk wirkenden Bolzen 5 ein Pleuel 3 eines Kurbeltriebs angreift. Die Kurbelwelle dieses Kurbeltriebs ist mit 1 bezeichnet. Auf dieser Kurbelwelle 1 ist formschlüssig oder stoffschlüssig eine Kurbel 2 angeordnet, die ihrerseits über einen als Drehgelenk wirkenden Bolzen 4 mit dem linken Ende des Pleuels 3 verbunden ist. Das Pleuel 3 ist als massives, formsteifes Bauteil mit einer bogenförmigen Form ausgebildet. 1 zeigt dabei die Totlage des Kurbeltriebs in der eingefahrenen Stellung der Auswerferplatte 9 bzw. der nicht dargestellten Auswerferstifte. Die Kurbelwelle 1 ist in einer unteren Lagerschale 7 und in einer oberen Lagerschale 8 drehbar gelagert, und zwar über Wälzlager 17, die beiderseits der aus zwei parallelen plattenförmigen Teilen bestehenden Kurbel 2 angeordnet sind, wie aus 2 hervorgeht, die einen Schnitt gemäß Linie A-A in 1 wiedergibt, während 1 einen Schnitt gemäß B-B in 2 zeigt. Durch die beidseitige Lagerung ist die Kurbelwelle 9 völlig unempfindlich gegen Biegekräfte, die durch das Pleuel 3 und die Kurbel 2 übertragen werden. Die Lagerschalen 7, 8 sind über die Führungsstangen 15 fest mit dem verfahrbaren Teil der Schließeinheit, also direkt oder indirekt auch mit der Formaufspannplatte 19 verbunden. Für den Drehantrieb der Kurbelwelle 1 ist ein vorzugsweise als elektrischer Servomotor ausgebildeterer Motor 20 vorgesehen, der über einen Halterahmen 22 ebenfalls fest mit der Formaufspannplatte bzw. dem verfahrbaren Teil der Schließeinheit verbunden ist. Die Kurbelwelle 1 ist über einen Verbindungsflansch 18 drehfest mit dem Motor 20 gekoppelt. Aus der 1 gehen auch zwei Pakete von Tellerfedern 10 hervor, die jeweils auf einem Führungsdorn 12 aufgeschoben sind, der mittels einer Verbindungsschraube fest mit der oberen bzw. unteren Lagerschale 7, 8 verbunden ist. Die beiden Führungsdorne 12 sind an ihrem freien (rechten) Ende mit einem Anschlagbund 13 versehen, vor dem formschlüssig eine Lagerscheibe 11 anlegbar ist, die sich auf ihrer linken Seite auf die Tellerfedern 10 abstützt. Koaxial zu diesen beiden dargestellten Führungsdornen 12 ist auf der linken Seite der Auswerferplatte 9 jeweils eine Drückhülse 14 angeordnet, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Anschlagbunds 13, so dass die Druckhülse gegen die Federkraft der Tellerfedern über den jeweiligen Führungsdorn 12 geschoben werden kann.
• In der in 1 dargestellten Position befindet sich der Kurbeltrieb der Auswerfervorrichtung 21 in seiner linken Totlage, d.h. die Auswerferplatte 9 ist in ihrer zurückgefahrenen Stellung. In dieser Stellung ist das Paket der Tellerfedern 10 jeweils um ein Wegstück zusammengepresst, das dem axialen Abstand zwischen dem Anschlagbund 13 und der jeweiligen Lagerscheibe 11 entspricht. Wegen der hohen Federsteifigkeit wird auf diese Weise eine erhebliche Federkraft in den Tellerfedern 10 gespeichert. Diese Federkraft wird als Ausstoßkraft für die Auswerfervorrichtung 21 verfügbar, sobald der Motor 20 die Kurbelwelle 1 um ein kleines Stück aus ihrer Totlage herausbewegt, wie dies in der in 3 dargestellten Stellung der Fall ist. Während dieser Anfangsphase ist somit zusätzlich zu der Kraft aus dem Drehmoment des sich in Bewegung setzenden Antriebsmotors 20 auch die volle Federkraft der Tellerfedern 10 verfügbar. Sobald durch eine entsprechend weite Rechtsdrehung der Kurbelwelle 1 die Druckhülsen 14 der Auswerferplatte 9 bündig zu den Anschlagbunden 13 der Führungsdorne 12 stehen, also die Lagerscheiben 11 an den Anschlagbunden 13 anliegen, ist die wirksame Federkraft der Tellerfedern 10 in Bezug auf die Bewegung der Auswerferplatte 9 entfallen. Die Auswerferplatte 9 wird also bei der Rechtsdrehung der Kurbelwelle 1 ab dem Zeitpunkt, der in 3 dargestellt ist, lediglich noch mit der durch das Drehmoment des Antriebsmotors 20 erzeugten Kraft nach rechts bewegt. 4 zeigt die rechte Totlage des Kurbeltriebs, also den Zustand nach einer Drehung der Kurbelwelle 1 um 180°. Zwischen der eingefahrenen Stellung und der Auswurfstellung wird der Motor 20 also im Reversierbetrieb gefahren.
• Die erfindungsgemäße Lösung, insbesondere in der in den Figuren gezeigten Ausführungsform, ermöglicht eine außerordentlich kompakte Bauweise einer Auswerfervorrichtung 21, die eine sehr hohe Steifigkeit der Konstruktion in Bezug auf die Lagerung der Kurbelwelle 1 wie auch die Biegesteifigkeit des Pleuels 3 trotz dessen gebogener Ausführungsform bietet, wobei gegenüber bekannten Lösungen außerordentlich hohe Anfangskräfte für das Lösen der Spritzgießteile aus der Spritzgießform gewährleistet sind, ohne dass es hierzu aufwendiger Zwischengetriebe oder eines extrem leistungsfähigen Antriebsmotors 20 bedarf. Insbesondere in Verschieberichtung der Auswerfervorrichtung 21 lässt sich eine sehr kurze Bauweise durch die gebogene Ausführung des Pleuels 3 erreichen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Auswerfen von Spritzgussteilen aus einer von einer Formaufspannplatte (19) gehaltenen Spritzgießform in einer Spritzgießmaschine mit einer Auswerferaufnahme (Auswerferplatte 9), an der mindestens ein Auswerferstift, der in einer beweglichen Werkzeughälfte der Spritzgießform axial verschieblich gelagert ist, befestigt oder befestigbar ist, wobei die Auswerferaufnahme (9) über Linearführungen (Führungsstangen 15) parallel zur Längsachse des mindestens einen Auswerferstifts mittels eines motorisch angetriebenen Kurbeltriebs (21), der eine Kurbelwelle (1), eine Kurbel (2) und ein Pleuel (3) aufweist und relativ zu der beweglichen Werkzeughälfte ortsfest gelagert ist, aus einer eingefahrenen Stellung in eine Auswurfstellung fahrbar ist, wobei sich der Kurbeltrieb (21) in der eingefahrenen Stellung in einer seiner beiden Totlagen befindet und ein Federkraftspeicher (10) vorgesehen ist, dessen Federkraft in Richtung der Auswurfstellung auf die Auswerferaufnahme (9) wirkt und der gegen Ende des Kurbelwegs des Kurbeltriebs (21) von der Auswurfstellung in die eingefahrene Stellung der Auswerferaufnahme (9) spannbar ist und wobei das Pleuel (3) als massives, biegesteifes und bogenförmig ausgebildetes Bauteil ausgeführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkraftspeicher (10) derart angeordnet ist, dass er durch das Zurückfahren der Auswerferaufnahme (9) frühestens 40°, insbesondere frühestens 30° vor Erreichen der Totlage des Kurbeltriebs (21) gespannt wird.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkraftspeicher (10) aus mindestens einem Paket Tellerfedern (10) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedern (10) des Tellerfedernpaketes auf einem gegenüber der Lagerung des Kurbeltriebs fest angeordneten Führungsdorn (12) aufgeschoben und durch eine koaxial zum Führungsdorn (12) angeordnete und starr mit der Auswerferaufnahme (9) verbundene Druckhülse (14) spannbar sind, die über den Führungsdorn (12) schiebbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwinkel des Kurbeltriebs (21) auf maximal 180° beschränkt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (1) durchgehend ausgebildet und beiderseits der Kurbel (2) gelagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (1) in der Totlage der eingefahrenen Stellung von dem Pleuel (3) im wesentlichen halbkreisförmig umschlossen ist.