DE10122260A1 - Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierzu - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, insbesondere von Formwerkzeughälften einer Kunststoffformmaschine, mit einem auf die Formwerkzeuge wirkenden Spindeltrieb mit einer ersten Spindelmutter für ein Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge, mit einer Spindel und mit einer auf die Formwerkzeuge wirkenden Kolben-/Zylindereinheit für das Aufbringen der Schließkraft. DOLLAR A Um eine weitere Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Formwerkzeugen, insbesondere Formwerkzeughälften einer Kunststoffformmaschine, zu schaffen, die ein schnelles Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge und ein energieoptimiertes Aufbringen der Schließkraft auf die Formwerkzeuge ermöglicht, wird vorgeschlagen, daß die Kolben-/Zylindereinheit (13) über eine zweite Spindelmutter (8) auf die Formwerkzeuge wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schlie­ ßen von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, ins­ besondere von Formwerkzeughälften einer Kunstoffformmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 976 521 A1 ist eine Schließ­ einrichtung für Formaufspannplatten einer Spritzgießmaschine bekannt. Die Spritzgießmaschine weist eine feststehende Formaufspannplatte sowie eine verschiebbare Formaufspannplatte auf, an deren einander zugewandten Seiten jeweils Hälften eines Formwerkzeuges aufgespannt sind. Die festste­ hende Formaufspannplatte ist über vier in den Ecken eines gedachten Vier­ eckes angeordnete Holme mit einer ebenfalls feststehenden Klemmplatte verbunden. Die bewegliche Formaufspannplatte ist entlang der Holme zwi­ schen der feststehenden Formaufspannplatte und der Klemmplatte ver­ schiebbar. Für die Bewegung der verschiebbaren Formaufspannplatte ist an deren der Aufspannfläche für das Formwerkzeug abgewandten Seite ein Stempel befestigt, der sich in Richtung der ortsfesten Klemmplatte sowie durch diese hindurch erstreckt. Für das Bewegen der beweglichen Formauf­ spannplatte entlang der Holme, d. h. für das Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge, ist ein elektromotorischer Antrieb vorgesehen, der an dem Stempel angreift. Nach dem Schließen der Formwerkzeuge erfolgt das Auf­ bringen der Schließkraft auf die Hälften des Formwerkzeuges über eine ebenfalls an dem Stempel angreifende hydraulische Kolben-/Zylindereinheit.

Der elektromotorische Antrieb ist als Spindeltrieb ausgebildet. Hierfür ist der Stempel als Hohlachse mit einem Innengewinde für eine Spindel ausgebildet.

Die Kolben-/Zylindereinheit weist einen Ringkolben auf, durch den die Spin­ del geführt ist, und der mit der Außenseite des Stempels über eine Kupplung für das Aufbringen der Schließkraft verbindbar ist. Der Ringkolben ist in ei­ nem ebenfalls ringförmigen und in der Klemmplatte ausgebildeten Zylinder­ raum geführt und entsprechenderweise weitestgehend parallel zu dem Stempel bewegbar. Um auch ein Aufreissen der Hälften des Formwerkzeu­ ges nach dem erfolgten Spritzvorgang zu ermöglichen, ist die Kolben- /Zylindereinheit doppelwirkend ausgebildet.

Die Kupplung zwischen der Kolben-/Zylindereinheit und der äußeren Um­ fangsfläche des Stempels erfolgt über eine Außenverzahnung auf der Um­ fangsfläche des Stempels und einer korrespondierend ausgebildeten Innen­ verzahnung an der inneren Umfangsfläche der Öffnung des ringförmigen Kolbens. In Umfangsrichtung gesehen ist die Innen- und auch die Außenver­ zahnung mehrmals und gleichmäßig auf den Umfang verteilt durch parallel zur Längserstreckung des Stempels verlaufende Nuten unterbrochen. Somit können durch Drehung des Kolbens der Kolben-/Zylindereinheit innerhalb des Zylinderraums die Zähne der Innenverzahnung mit den Zähnen der Au­ ßenverzahnung in Eingriff gebracht werden sowie durch zurückdrehen, die Zähne der Innen- bzw. Außenverzahnung in die jeweilige Nut der Innen- bzw. Außenverzahnung gestellt werden, so daß der Stempel von dem Kolben ent­ koppelt ist. Für die erforderliche Drehbewegung für den Kupplungsvorgang ist eine weitere hydraulische Kolben-/Zylindereinheit oder ein Servomotor vorgesehen.

Aus dieser europäischen Patentanmeldung ist zwar bereits der kombinierte hydraulische und elektromotorische Antrieb des Stempels einer beweglichen Formaufspannplatte einer Spritzgießmaschine bekannt, jedoch ermöglicht die Ausgestaltung der Kupplung mit einer jeweils in Längsrichtung der Spin­ del verlaufende Nuten aufweisende Innen- bzw. Außenverzahnung nur ein Kuppeln bzw. Entkuppeln in bestimmten diskreten Ausfahr- bzw. Drehstel­ lungen der Spindel. Somit ist es erforderlich, die Schließbewegung der Formwerkzeuge in Abhängigkeit von der Stellung der Spindel zu beenden, um anschließend überhaupt ein Einkuppeln der Innenverzahnung in die Au­ ßenverzahnung zu ermöglichen. Anschließend muß dann zunächst die restli­ che Schließbewegung der beiden Formwerkzeuge über dem Kolben- /Zylinderantrieb vorgenommen werden. Nachteiligerweise führt dies zu einer Vergrößerung des erforderlichen Hubes der Kolben-/Zylindereinheit und der hiermit einhergehenden Vergrößerung des erforderlichen Ölvolumens.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Form­ werkzeugen, insbesondere von Formwerkzeughälften einer Kunststoffform­ maschine, zu schaffen, die ein schnelles Öffnen und Schließen der Form­ werkzeuge und ein energieoptimiertes Aufbringen der Schließkraft auf die Formwerkzeuge ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, insbesondere von Formwerkzeughälften einer Kunstoffformmaschine, mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 16 angegeben.

Erfindungsgemäß wird bei einer Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, insbesondere von Formwerkzeughälften einer Kunstoffformmaschine, mit ei­ nem auf die Formwerkzeuge wirkenden Spindeltrieb mit einer ersten Spin­ delmutter für ein Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge, mit einer Spindel und mit einer auf die Formwerkzeuge wirkenden Kolben-/Zylindereinheit für das Aufbringen der Schließkraft, durch die Zuordnung der Kolben- /Zylindereinheit zu einer zweiten Spindelmutter erreicht, daß die im Verhält­ nis zu den erforderlichen Kräften für das Öffnen und Schließen der Form­ werkzeuge relativ hohen Schließkräfte nicht in die erste Spindelmutter ein­ geleitet werden und diese somit optimal auf die Erfordernisse für ein Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge angepaßt werden kann. Durch die Ver­ wendung einer zweiten Spindelmutter für die Übertragung der Schließkräfte nach erfolgter Schließbewegung der Formwerkzeuge über den Spindeltrieb kann in jeder beliebigen Stellung der Spindel und nicht nur bezogen auf dis­ krete Spindelstellungen die Kolben-/Zylindereinheit hiermit gekoppelt werden. Der Hubweg der Kolben-/Zylindereinheit kann somit minimiert werden und entsprechend die erforderliche Druckmittelmenge für den Kreislauf minimiert werden.

Besonders vorteilhaft wird die zweite Spindelmutter während des Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge über die erste Spindelmutter kraftarm, vor­ zugsweise freilaufend, entlang der Spindel mitbewegt und kann somit ihre Nähe auf der Spindel zu der ersten Spindelmutter und zu der ortfesten Kol­ ben-/Zylindereinheit halten. Hierfür weist die Spindel einen Gewindegang für die zweite Spindelmutter auf, dessen Gewinderille weiter ist als die Breite der Gewindezähne der zweiten Spindelmutter. Bevorzugt ist die Spindel nach Art eines Stempels feststehend mit dem Formwerkzeug, d. h. mit deren Formaufspannplatte, verbunden, wodurch nur die Spindelmuttern die dre­ henden und anzutreibenden Teile sind.

Die Linearantriebseinrichtung wird konstruktiv besonders einfach und kom­ pakt, wenn die Spindel zweigängig ausgebildet ist und neben einem Gewin­ degang für die zweite Spindelmutter einen weiteren Gewindegang für die er­ ste Spindelmutter aufweist. Vorteilhafterweise ist die erste Spindelmutter und der zugehörige Gewindegang als Kugelgewindetrieb und die zweite Spin­ delmutter und der zugehörige Gewindegang als Flachgewindetrieb, vorzugs­ weise als Trapezgewindetrieb, ausgebildet. Der Kugelgewindetrieb zeichnet sich durch hohe geräusch- und verlustarme Verfahrgeschwindigkeiten, einen geringen Reibungswiderstand und eine hohe Positioniergenauigkeit aus. Der Flachgewindetrieb ist vorteilhafterweise selbsthemmend, wodurch die Auf­ rechterhaltung der Schließkraft unterstützt wird.

In konstruktiv besonders kompakter Bauweise besteht die Kolben- /Zylindereinheit im wesentlichen aus einem Kolben und einem Zylinderraum in einem Gehäuse, wobei der ringförmige Kolben einen hülsenförmigen Druckstempel aufweist, durch den die Spindel geführt ist. Angrenzend an den hülsenförmigen Druckstempel und in einem an dem Gehäuse angeordneten hülsenförmigen Ansatz ist über Wälzlager die zweite Spindelmutter gelagert. Die zweite Spindelmutter ist hierbei zur Übertragung der Schließkraft von dem Druckstempel auf die Spindel in Längsrichtung der Spindel verschiebbar ausgebildet.

Für eine besonders einfache Übertragung des Drehmomentes von der zwei­ ten Spindelmutter auf die erste Spindelmutter ist die erste Spindelmutter auf der Spindel mit einem geringen Abstand neben der zweiten Spindelmutter angeordnet und diese sind über Mitnahmeelemente miteinander verbunden. Die zweite Spindelmutter ist hierbei relativ zu der ersten Spindelmutter in Längsrichtung der Spindel verschiebbar, um bei Betätigung der Kolben- /Zylindereinheit und der hieraus resultierenden Verschiebung der zweiten Spindelmutter die erste Spindelmutter von der Schließkraft zu entkoppeln.

In konstruktiv einfacher Weise sind die Mitnahmeelemente als Stifte ausge­ bildet, von denen jeder mit seinen Enden in Bohrungen in den einander zu­ gewandten Stirnflächen der ersten Spindelmutter und der zweiten Spindel­ mutter eingesteckt ist. Die Tiefe der Bohrungen und die Länge der Stifte ist so gewählt, daß wie zuvor beschrieben die zweite Spindelmutter relativ zu der ersten Spindelmutter in Längsrichtung der Spindel verschiebbar ist.

Vorteihafterweise ist die erste Spindelmutter über Federelemente an der zweiten Spindelmutter abgestützt, wodurch eine Überlastung des Kugelgewindetriebes durch die Schließkraft vermieden werden kann. Die Federele­ mente sind vorteilhafterweise als Tellerfedern und somit raumsparend aus­ gebildet und zwischen der ersten Spindelmutter und der zweiten Spindel­ mutter angeordnet.

Der Antrieb der zweiten Spindelmutter und somit der ersten Spindelmutter zum Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge erfolgt über eine an einer Stirnfläche der zweiten Spindelmutter angeordnete Zahnscheibe, die ihrer­ seits über einen Riemen angetrieben ist.

Bevorzugterweise ist die Kolben-/Zylindereinheit hydraulisch betreibbar.

In einer weiteren in erfinderischer Sicht eigenständigen Ausführungsform der Linearantriebseinrichtung ist die Spindel als Hohlwelle ausgebildet, die erste Spindelmutter an einem Ende der Spindel drehfest angeordnet. Auch ist eine weitere Spindel für ein Öffnen und Schließen des Formwerkzeuges vorgese­ hen, die durch die erste Spindelmutter in die Spindel hineinragt. Die Ausbil­ dung der Spindel als Hohlwelle ist vorteilhaft, um die übertragbaren Knick­ kräfte zu steigern. Um die zweite Spindelmutter während des Öffnens und Schließens des Formwerkzeuges über die weitere Spindel entlang der ersten Spindel zu bewegen und das Drehmomentübertragung von der angetriebe­ nen zweiten Spindelmutter auf die weitere Welle zu übertragen, ist die weite­ re Spindel über eine parallel hierzu verlaufende Welle und Riementriebe mit der zweiten Spindelmutter zur verbunden.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung an Hand von zwei in Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer Linearantriebsein­ richtung in einer ersten Ausführungsform.

Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung von Fig. 1 aus dem Bereich zweier aneinander grenzender Spindelmuttern der Linearan­ triebseinrichtung und

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht einer Linearantriebsein­ richtung in einer zweiten Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Linearantriebs­ einrichtung 1 einer als Spritzgießmaschine ausgebildeten Kunststoffformma­ schine. Die Linearantriebseinrichtung 1 weist eine Spindel 2 auf, die ab­ schnittsweise dargestellt ist und deren linkes Ende fest in Funktion eines Druckstempels mit einer nicht dargestellten Formaufspannplatte einer Spritz­ gießmaschine verbunden ist, auf deren gegenüberliegenden Seiten eine Hälfte eines Formwerkzeuges aufgespannt ist. Die Spritzgießmaschine ist demnach als sogenannte Dreiplattenmaschine ausgebildet. Grundsätzlich kann die Spritzgießmaschine auch als sogenannte Zweiplattenmaschine ausgebildet werden, wobei dann die Spindel in der Schließstellung auf Zug belastet wird.

Die Spindel 2 ist zweigängig ausgebildet und somit entsprechend an ihrer äußeren Umfangsfläche mit einem ersten Gewindegang 3 und einem zweiten Gewindegang 4 versehen. Der erste Gewindegang 3 ist als spiralförmig um die Spindel 2 umlaufende Lauffläche für Kugeln 5 eines Kugelgewindetriebes mit einer als Kugelgewindemutter ausgebildeten Spindelmutter 6 ausgebildet. Der aus dem ersten Gewindegang 3, den Kugeln 5 und der ersten Spindel­ mutter 6 gebildete Kugelgewindetrieb dient zum schnellen Bewegen der Spindel 2 in deren Längsrichtung L und somit zum Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge für das im Vergleich mit der Schließkraft für die Formwerk­ zeughälften eine geringe Axialkraft erforderlich ist.

Der zweite Gewindegang 4 ist als Trapezgewinde ausgebildet, in dessen Gewinderille die Zähne 7 einer zweiten Spindelmutter 8 eingreifen. Durch die zweigängige Ausbildung der Spindel 2 haben beide Gewindegänge 3, 4 eine entsprechend große Steigung. Die Breite des umlaufenden Gewindezahns 7 der Spindelmutter 8 ist im Unterschied zu einem normalen Trapezgewinde mit einer geringeren Breite ausgebildet, so daß in Längsrichtung L der Spin­ del 2 gesehen jeweils ein Spiel S (siehe Fig. 2) zwischen den Flanken der Gewinderille der Spindel 2 und dem Zahn 7 der zweiten Spindelmutter 8 vor­ handen ist. Das Spiel S beträgt je Seite des Zahns 7 etwa 2/10 bis 10/10 mm, insbesondere 5/10 mm. Die zweite Spindelmutter 8 befindet sich somit beim Schnellhub der Spindel über die erste Spindelmutter 6 nicht im Kontakt mit der Gewinderille des zweiten Gewindeganges 4 der Spindel 2. Die zweite Spindelmutter 8 ist an ihrer äußeren Umfangsfläche über ein Paar Wälzlager 10, vorzugsweise über einreihige Schrägkugellager, an der Innenseite eines hülsenförmigen Ansatzes 11 eines Gehäuses 12 gelagert. Dieses Gehäuse 12 ist zur Übertragung der Bewegungskräfte für den Schnellhub der Spindel 2 für das Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge und das Aufbringen der Schließkraft über die Spindel 2 auf die nicht dargestellten Formwerkzeuge mit einem ebenfalls nicht dargestellten Maschinenrahmen der Kunststoff­ formmaschine verbunden. Die beiden Wälzlager 10 sind im Bereich ihrer In­ nen- und Außenringe 10i und 10a über konzentrisch zur Spindel 2 angeord­ nete Ringe 9 voneinander beanstandet und gegeneinander abgestützt. Die Außenringe 10a der Wälzlager 10 sind über eine Hülse 23 in dem Ansatz 11 des Gehäuses 12 gelagert. Der Außenring 10a des rechten Wälzlagers 10 stützt sich an einem Absatz 23a der Hülse 23 ab. Der Außenring 10a des gegenüberliegenden linken Wälzlagers 10 ist über einen Sicherungsring 24 an der Hülse 23 abgestützt. Die Hülse 23 ist in Längsrichtung L der Spindel 2 in dem Ansatz 11 des Gehäuses 12 von einem Anschlag 25, der an dem dem Gehäuse 12 zugewandten Ende des Ansatzes 11 angeordnet ist, gegen ein weiteres Federelement 26 verschiebbar. Das als Tellerfeder ausgebildete Federelement 26 stützt sich einerseits an der dem Gehäuse 12 abgewandten Stirnseite der Hülse 23 ab und andererseits an einem weiteren Anschlag 27, der ringförmig ist und an das offene Ende des Ansatzes 11 angefügt ist. Der Innenring 10i des rechten Wälzlagers 10 ist an einem Absatz 8c der zweiten Spindelmutter 8 abgestützt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Innen­ ring 10i des linken Wälzlagers 10 an einem Abstandsring 28 abgestützt, der an die Stirnfläche 8b der zweiten Spindelmutter 8 angrenzend auf der Spin­ del 2 angeordnet ist.

Das Gehäuse 12 besteht neben dem Ansatz 11 im wesentlichen aus einer Kolben-/Zylindereinheit 13 mit einem ringförmigen Kolben 14 und einem ent­ sprechend ringförmig ausgebildeten Zylinderraum 15. Der ringförmige Kolben 14 ist mit seiner inneren Öffnung mit einem hülsenförmigen Druckstempel 16 verbunden, durch den die Spindel 2 geführt ist und dessen innere Umfangs­ fläche Spiel zu der äußeren Umfangsfläche der Spindel 2 aufweist. Die äuße­ re Umfangsfläche des hülsenförmigen Druckstempels 16 ist gegenüber der inneren Umfangsfläche der kreisförmigen Öffnung des Zylinders 15 abge­ dichtet und durch Druckaufschlagung des Zylinders 15 in Längsrichtung L der Spindel 2 und somit gegen die seitliche Stirnfläche 8a der zweiten Spin­ delmutter 8 verschiebbar.

Für den Schnellhub ist an der dem Druckstempel 16 gegenüberliegenden Stirnfläche 8b der zweiten Spindelmutter 8 eine konzentrisch zur zweiten Spindelmutter 8 ausgerichtete Zahnscheibe 17 angeordnet, die über einen Riemen 18 mit einem nicht dargestellten Elektromotor verbunden ist.

Insbesondere aus der Fig. 2, die eine Ausschnittsvergrößerung von Fig. 1 aus dem Bereich der aneinander grenzenden Spindelmuttern 6 und 8 zeigt, ist ersichtlich, daß zwischen der Zahnscheibe 17 bzw. der zweiten Spindel­ mutter 8 sowie der ersten Spindelmutter 6, die mit einem Abstand a von etwa 1 cm auf der Spindel 2 angeordnet sind, ein Mitnahmeelement 19 für eine drehsteife Übertragung des auf die Zahnscheibe 17 bzw. die zweite Spin­ delmutter 8 aufgebrachten Drehmomentes auf die erste Spindelmutter 6 an­ geordnet ist. Die Mitnahmeelemente 19 sind als Stifte ausgebildet, die in ent­ sprechende Bohrungen 20 in der der zweiten Spindelmutter 8 zugewandten Stirnseite 6a der ersten Spindelmutter 6 eingesteckt sind und mit ihrem freien Ende in weitere Bohrungen 21 in der Stirnfläche 8b der zweiten Spindelmut­ ter 8 angeordnete Bohrungen eingefügt sind, wobei die Tiefe dieser Bohrun­ gen 21 so gewählt ist, daß die erste Spindelmutter 6 sich in Längsrichtung L unter Verringerung des Abstandes a auf die zweite Spindelmutter 8 zu be­ wegen kann. Der Abstand a wird durch das Spiel S und die Baubreite des Federelements 22 bestimmt.

Zusätzlich sind im Bereich der Mitnahmeelemente 19 zwischen der ersten Spindelmutter 6 und der Zahnscheibe 17 bzw. der zweiten Spindelmutter 8 Federelemente 22 angeordnet, die vorzugsweise als Tellerfedern ausgebildet sind. Über die Federelemente 22 wird einerseits die erste Spindelmutter 6 beim Schnellhub an der zweiten Spindelmutter 8 und hierüber am Gehäuse 12 abgestützt und andererseits eine Entkoppelung der Verschiebebewegung der zweiten Spindelmutter 8 beim Aufbringen der Schließkraft von der ersten Spindelmutter 6 erreicht.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung an Hand der Beschreibung eines Schließvorganges von Formwerkzeugen einer Spritzgießmaschine näher erläutert. Ausgehend von geöffneten Formwerk­ zeughälften ist zunächst ein Schnellhub erforderlich, um die Formwerkzeuge zu schließen. Hierfür wird der nicht dargestellte Elektromotor in Betrieb ge­ setzt, der über den Riemen 18 die Zahnscheibe 17 antreibt. Die fest mit der zweiten Spindelmutter 8 verbundene Zahnscheibe 17 treibt somit einerseits die über Wälzlager 10 in dem Ansatz 11 des Gehäuses 12 gelagerte zweite Spindelmutter 8 und andererseits auch über die stiftförmigen Mitnahmeele­ mente 19 die erste Spindelmutter 6 an. Die somit links herum laufende erste Spindelmutter stützt sich in Längsrichtung L der Spindel 2 über die Fe­ derelemente 22 an der Stirnfläche 8b der Spindelmutter 8 ab. Diese Abstütz­ kräfte werden zweiten Spindelmutter 8 über deren Wälzlager 10, über die Hülse 23, den Anschlag 25 des Gehäuses 12 das Gehäuse 12 und somit auf den Maschinenrahmen übertragen. Somit werden über die in Linksrichtung umlaufende erste Spindelmutter 6 - in Längsrichtung L der Spindel 2 gese­ hen - die für einen Schnellhub der Spindel 2 erforderlichen Kräfte über die Kugeln 5 auf den ersten Gewindegang 3 der Spindel 2 übertragen, wodurch die Spindel 2 in deren Längsrichtung L nach rechts linear bewegt wird. Die­ ser Antrieb mittels der ersten Spindelmutter 6 der Spindel 2 wird so lange fortgesetzt, bis die Formwerkzeughälften leicht zur Anlage kommen bzw. bis kurz vor diesem Zeitpunkt. Dann wird der Antrieb über den Riemen 18 ge­ stoppt.

Die jetzt erforderliche Schließkraft zum Zusammenpressen der Formwerk­ zeughälften und ggf. zum endgültigen Schließen der beiden Formwerkzeug­ hälften wird dann durch die Kolben-/Zylindereinheit 13 aufgebracht. Durch eine Beaufschlagung der rechten Zylinderkammer 15a mit Drucköl bewegt sich der Kolben 14 und der hiermit verbundene Druckstempel 16 nach rechts und die rechte freie Stirnfläche des Druckstempels 16 kommt über den Ab­ standsring 28 in Kontakt mit der rechten Stirnfläche 8a der zweiten Spindel­ mutter 8 und schiebt diese axialverschieblich in den Ansatz 11 gelagerte zweite Spindelmutter 8 mit den Wälzlagern 10 und der Hülse 23 in Längs­ richtung L der Spindel 2 nach rechts und somit innerhalb des hülsenförmigen Ansatzes 11 des Gehäuses 12. Zunächst wird hierdurch das Spiel S zwi­ schen den Flanken der Gewinderille des zweiten Gewindeganges 4 und den Gewindezähnen 7 der zweiten Spindelmutter 8 überwunden und anschlie­ ßend zum Aufbau der Schließkraft zwischen den Formwerkzeughälften die Spindel 2 weiter in Längsrichtung L über den Kolben 14 gedrückt. Der Kraft­ fluß verläuft hierbei über den ringförmigen Kolben 14, über dessen zentralen hülsenförmigen Druckstempel 16, dessen an der rechten Stirnfläche 6a der zweiten Spindelmutter 6 über den Abstandsring 28 anliegenden Stirnfläche 16a, den Gewindezähnen 7 der zweiten Spindelmutter 8 auf die Gewinderille des zweiten Gewindeganges 4 der Spindel 2 und somit letztendlich auf die Spindel 2 in Richtung der Formwerkzeughälfte. Hierbei wird die Selbsthem­ mung zwischen der zweiten Spindelmutter 8 und dem zweiten Gewindegang 4 der Spindel 2 zur Aufrechterhaltung des Schließdrucks ausgenutzt. Wäh­ rend zum Aufbau des Schließdruckes die zweite Spindelmutter 8 sich in Längsrichtung L der Spindel 2 relativ zu der ersten Spindelmutter 6 bewegt, erfolgt jedoch keine Belastung der ersten Spindelmutter 6 mit der Schließ­ kraft, da die zwischen den Stirnflächen 6b und 8a der Spindelmutter 6 und 8 angeordneten Mitnahmeelemente in Längsrichtung L spielbehaftet sind. Der Gesamthub der Kolben-/Zylindereinheit 13 wird durch das Spiel S und die Elastizität des Maschinenrahmens bestimmt und beträgt somit erfahrungs­ gemäß etwa 20 bis 30 mm.

Für den Abbau des Schließdruckes wird der Kolben 14 entlastet und die selbsthemmende Verbindung zwischen der zweiten Gewindespindel 8 und dem zweiten Gewindegang 4 der Spindel 2 durch Anlaufen des nicht darge­ stellten Elektromotors und der hiermit über den Riemen 18 verbundene Zahnscheibe 17 losgebrochen. Die in Längsrichtung L der Spindel 2 relativ zu der zweiten Spindelmutter 8 axial bewegbar erste Spindelmutter 6 stützt sich hierbei an einem an der Zahnscheibe 17 angeordneten ringförmigen An­ schlag 29 ab.

Die Federelemente 22 sind so ausgelegt, daß diese etwa bei einer Kraft, die das 1,5-fache der für den Schnellhub erforderlichen Axialkraft für die Bewe­ gung der Spindel 2 in Längsrichtung L nachgeben.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Linearantriebs­ einrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. In Bezug auf die Kolben- /Zylindereinheit 13 und die zweite Spindelmutter 8 stimmt diese Ausfüh­ rungsform mit der zuvor beschriebenen überein, so daß auf dessen Be­ schreibung Bezug genommen wird. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs­ ziffern versehen. Bei dieser Ausführungsform wird die Spindel 2 vorteilhaf­ terweise als Hohlwelle ausgebildet, um die übertragbaren Knickkräfte zu steigern. Hierbei wird der erste Gewindegang 3 auf einer zweiten in die Hohl­ spindel eingeführten Spindel 30 angeordnet, da aufgrund der geringen Kräfte für den Schnellhub auch ein geringer Spindeldurchmesser ausreichend ist. Die erste Spindel 2 ist somit nur mit dem zweiten Gewindegang 4 versehen. Bei dieser Lösung von eigenständiger erfinderischer Bedeutung ist die erste Spindelmutter 6 feststehend an dem der Formaufspannplatte 31 abgewand­ ten Ende der Hohlspindel 2 angeordnet. Für die Drehmomentverbindung zwischen der angetriebenen zweiten Spindelmutter 8 und der zweiten Spin­ del ist dann eine parallel zu den Spindeln 2, 30 verlaufende Welle 32 vorge­ sehen. Die Welle 32 ist im Bereich ihrer Enden über Riementriebe aus Scheiben 33 und Riemen 34 einerseits mit der Zahnscheibe 17 an der zwei­ ten Spindelmutter 8 und andererseits mit dem von der Spindel 2 abgewand­ ten Ende der weiteren Spindel 30 verbunden. Die weitere Spindel 30 ist an dem dem Gehäuse 12 abgewandtem Ende über ein Träger 35 gelagert, der mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Zusätzlich ist an dem anderen Ende der Spindel 30 ein Lager 36 angeordnet, über das die weitere Spindel 30 zusätz­ lich in der Hohlspindel 2 abgestützt wird.

Bei dieser Ausführungsform können die Steigungen der Spindeln 2, 30 un­ terschiedlich gewählt werden, da die über die Übersetzung der Riementriebe ausgeglichen werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist zwar anhand einer sogenannten Dreiplatten­ maschine beschrieben, jedoch kann die Linearantriebseinrichtung auch für sogenannte Zweiplattenmaschinen eingesetzt werden, bei der dann diese nicht als Druckstempel sondern als Zugelement betrieben wird. In diesem Einsatzfall sind normalerweise vier Spindeln in den Eckpunkten eines ge­ dachten Vierecks zwischen der feststehenden Formaufspannplatte und einer beweglichen Formaufspannplatte vorgesehen. Hierbei ist es möglich, die an­ getriebenen Spindelmuttern und die Kolben-/Zylindereinheit an der festste­ henden oder beweglichen Formaufspannplatte anzuordnen. Es ist auch möglich, die Doppelspindeleinheit von der Kolben-/Zylindereinheit örtlich zu trennen, d. h. beispielsweise die Kolben-/Zylindereinheit an einer feststehen­ den Platte und die Doppelspindeleinheit an einer beweglichen Platte anzu­ ordnen. Die Schließkraft wird dann über die Spindel der zweiten Spindel­ mutter zugeführt.

Bezugszeichenliste

1

Linearantriebseinrichtung

2

Spindel

3

erster Gewindegang

4

zweiter Gewindegang

5

Kugel

6

erste Spindelmutter

6

a Stirnfläche

7

Zähne

8

zweite Spindelmutter

8

a Stirnfläche

8

b Stirnfläche

8

c Absatz

9

Ringe

10

Wälzlager

10

i Innenring

10

a Außenring

11

Ansatz

12

Gehäuse

13

Kolben-/Zylindereinheit

14

Kolben

15

Zylinderraum

15

a rechte Zylinderkammer

16

Druckstempel

16

a Stirnfläche

17

Zahnscheibe

18

Riemen

19

Mitnahmeelement

20

Bohrung

21

Bohrung

22

Federelement

23

Hülse

23

a Absatz

24

Sicherungsring

25

Anschlag

26

Federelement

27

Anschlag

28

Abstandsring

29

Anschlag

30

Spindel

31

Formaufspannplatte

32

Welle

33

Scheiben

34

Riemen

35

Träger

36

Lager
L Längsrichtung
S Spiel
a Abstand

Claims (16)

1. Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Form­ werkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, insbeson­ dere von Formwerkzeughälften einer Kunstoffformmaschine, mit ei­ nem auf die Formwerkzeuge wirkenden Spindeltrieb mit einer er­ sten Spindelmutter für ein Öffnen und Schließen der Formwerkzeu­ ge, mit einer Spindel und mit einer auf die Formwerkzeuge wirken­ den Kolben-/Zylindereinheit für das Aufbringen der Schließkraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-/Zylindereinheit (13) über eine zweite Spindelmutter (8) auf die Formwerkzeuge wirkt.

2. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Spindelmutter (8) während des Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge über die erste Spindelmutter (6) kraftarm, vorzugsweise freilaufend, entlang der Spindel (2) bewegt wird.

3. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spindel (2) nach Art eines Stempels festste­ hend mit dem Formwerkzeug verbunden ist.

4. Linearantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) einen Gewindegang (4) für die zweite Spindelmutter (8) aufweist, dessen Gewinderille wei­ ter ist als die Breite der Gewindezähne (7) der zweiten Spindel­ mutter (8).

5. Linearantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) zweigängig ausgebildet ist und neben einem Gewindegang (4) für die zweite Spindelmutter (8) einen weiteren Gewindegang (3) für die erste Spindelmutter (6) aufweist.

6. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Spindelmutter (6) auf der Spindel (2) mit einem Abstand (a) neben der zweiten Spindelmutter (8) angeordnet ist und zur Drehmomentübertragung zwischen der ersten Spindelmut­ ter (6) und der zweiten Spindelmutter (8) diese über Mitnahmeele­ mente (19) miteinander verbunden sind, wobei die zweite Spindel­ mutter (8) relativ zu der ersten Spindelmutter (6) auf der Spindel (2) in deren Längsrichtung (L) gesehen verschiebbar ist.

7. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mitnahmeelemente (19) als Stifte ausgebildet sind, von denen jeder mit seinen Enden in Bohrungen (20, 21) in den einan­ der zugewandten Stirnflächen (6a, 8a) der ersten Spindelmutter (6) und der zweiten Spindelmutter (8) eingesteckt ist, wobei die Tiefe der Bohrungen (20, 21) und die Länge der Stifte so gewählt ist, daß die zweiten Spindelmutter (8) relativ zu der ersten Spindelmutter (6) auf der Spindel (2) in deren Längsrichtung (L) gesehen verschieb­ bar ist.

8. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Spindelmutter (6) sich über Federele­ mente (22) an der zweiten Spindelmutter (8) abstützt.

9. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die als Tellerfedern ausgebildeten Federelemente (22) zwischen der ersten Spindelmutter (6) und der zweiten Spindel­ mutter (8) angeordnet sind.

10. Linearantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) als Hohlwelle ausgebil­ det ist, die erste Spindelmutter (6) an einem Ende der Spindel (2) drehfest angeordnet ist und eine weitere Spindel (30) für ein Öffnen und Schließen des Formwerkzeuges durch die erste Spindelmutter (6) in die Spindel (2) geführt ist.

11. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die weitere Spindel (30) über eine parallel hierzu verlaufende Welle (32) und Riementriebe mit der zweiten Spindel­ mutter (8) zur Drehmomentübertragung verbunden ist.

12. Linearantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Spindelmutter (6) und der zu­ gehörige Gewindegang (3) als Kugelgewindetrieb und die zweite Spindelmutter (8) und der zugehörige Gewindegang (4) als Flach­ gewindetrieb, vorzugsweise als Trapezgewindetrieb, ausgebildet sind.

13. Linearantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolben-/Zylindereinheit (13) im we­ sentlichen aus einem Kolben (14) und einem Zylinderraum (15) in einem Gehäuse (12) besteht und der ringförmige Kolben (14) einen hülsenförmigen Druckstempel (16) aufweist, durch den die Spindel (2) geführt ist.

14. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß angrenzend zu dem hülsenförmigen Druckstempel (16) in einem an dem Gehäuse (12) angeordneten hülsenförmigen Ansatz (11) über Wälzlager (10) die zweite Spindelmutter (8) gela­ gert ist, wobei die zweite Spindelmutter (8) zur Übertragung der Schließkraft von dem Druckstempel (16) auf die Spindel (2) in Längsrichtung (L) der Spindel (2) verschiebbar ist.

15. Linearantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß an einer Stirnfläche (8a) der zweiten Spindelmutter (8) eine Zahnscheibe (17) für einem Antrieb für der zweiten Spindelmutter (8) über einen Riemen (18) für ein Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge angeordnet ist.

16. Linearantriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolben-/Zylindereinheit (13) hydrau­ lisch betreibbar ist.