DE10135516A1 - Antriebsvorrichtung, insbesondere für die Schließeinheit, die Einspritzeinheit oder die Auswerfer einer Kunststoffspritzgießmaschine - Google Patents
Antriebsvorrichtung, insbesondere für die Schließeinheit, die Einspritzeinheit oder die Auswerfer einer KunststoffspritzgießmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einer Antriebsvorrichtung, die insbesondere für die Schließeinheit, die Einspritzeinheit oder die Auswerfer einer Kunststoffspritzgießmaschine verwendet wird und eine ein geradlinig bewegbares Ausgangselement und einen Elektromotor aufweisende elektromotorische Antriebseinheit und eine Kolben-Zylinder-Einheit umfaßt, die ein erstes Zylindergehäuse und einen ersten Hydraulikkolben aufweist, der mit einer ersten Wirkfläche einen mit Druckflüssigkeit gefüllten ersten Zylinderraum begrenzt und in der Kraftkette zwischen dem Ausgangselement der elektromotorischen Antriebseinheit und dem bewegbaren Bauteil liegt. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Antriebsvorrichtung so weiterzuentwickeln, daß mit geringem Aufwand einerseits eine schnelle Stellbewegung möglich ist und andererseits auch eine große Kraftwirkung erzielt werden kann. DOLLAR A Diese Aufgabe wird auf folgende Weise gelöst: DOLLAR A Es ist eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit vorhanden, die ein zweites Zylindergehäuse und einen zweiten Hydraulikkolben aufweist, der mit einer zweiten Wirkfläche einen zweiten mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinderraum begrenzt. Es ist eine dritte Kolben-Zylinder-Einheit vorhanden, die ein drittes Zylindergehäuse und einen dritten Hydraulikkolben aufweist, der mit einer dritten Wirkfläche einen dritten mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinderraum begrenzt und dessen Wirkfläche wesentlich kleiner als die erste und die zweite Wirkfläche ist. DOLLAR A Eine ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die insbesondere für die
Schließeinheit oder die Einspritzeinheit oder die Auswerfer einer Kunststoffspritz
gießmaschine verwendet werden soll und die die Merkmale aus dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 aufweist.
Innerhalb der Schließeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine bewegt die An
triebsvorrichtung die bewegliche Formaufspannplatte der Maschine. Eine solche
Antriebsvorrichtung hat zwei wichtige unterschiedliche Forderungen zu erfüllen.
Zum einen soll sie 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 Formaufspann
platte und damit die ganze Form gegen den hohen Spritzdruck mit großer Kraft
zuhalten können. Zum einen sind also Stellbewegungen mit hoher Geschwindig
keit auszuführen, zum andern sind ohne wesentliche Bewegung hohe Kräfte aus
zuüben. Derartige Anforderungen können sich außer bei der Schließeinheit auch
bei den Auswerfern oder der Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine
stellen. Zum Beispiel wird beim Einspritzen von Kunststoff in die Form die Plastifi
zierschnecke mit relativ hoher Geschwindigkeit in Richtung auf die Form zu be
wegt, bis die Form vollständig mit Kunststoff gefüllt ist. Wird im Anschluß daran
die sich in der Form befindliche Kunststoffschmelze einem sogenannten Nach
druck ausgesetzt, so muß der Antrieb eine hohe Kraft ohne wesentliche Bewe
gung der Plastifizierschnecke aufbringen.
Aus der US-A 4 030 299 ist ein rein hydraulischer Antrieb für die bewegbare
Formaufspannplatte einer Kunststoffspritzgießmaschine bekannt, der auch eine
hydraulische Einrichtung zur Kraftübersetzung (einen hydraulischen Kraftüberset
zer) enthält. Dieser weist einen bewegbaren Hydraulikkolben kleiner Wirkfläche,
einen weiteren bewegbaren Hydraulikkolben großer Wirkfläche und einen Zylinder
auf, der zusammen mit den Hydraulikkolben einen mit einer Druckflüssigkeit ge
füllten Zylinderraum einschließt. Der Zylinder ist ortsfest am Gestell der Spritz
gießmaschine angeordnet. Zu dem Antrieb gehören außerdem von einer Hydrau
likpumpe gespeiste Hydraulikzylinder, die zum Schließen und Öffnen der Form die
bewegbare Formaufspannplatte verfahren. Im geöffneten Zustand der Form ist
das Volumen des Zylinderraums des hydraulischen Kraftübersetzers minimal.
Wird nun die bewegbare Formaufspannplatte von den Hydraulikzylindern im Sinne
eines Schließens der Form verfahren, so wird der große Hydraulikkolben des hy
draulischen Kraftübersetzers mitgenommen, wobei sich das Volumen des Zylin
derraums des hydraulischen Kraftübersetzers vergrößert und Druckmittel aus ei
nem Behälter über ein Nachsaugventil in den Zylinderraum einströmt. Wenn die
bewegliche Formaufspannplatte ihre vordere Endstellung erreicht hat, schließt das
Nachsaugventil. Dem Zylinderraum des hydraulischen Kraftübersetzers wird von
einer zweiten Hydraulikpumpe über ein Wegeventil weiter Druckmittel zugeführt,
wodurch der Druck in dem Zylinderraum ansteigt. Wenn ein bestimmter Druck
erreicht ist, wird das Wegeventil umgeschaltet und einem den kleinen Hydraulik
kolben des hydraulischen Kraftübersetzers betätigenden Hydraulikzylinder von der
zweiten Hydraulikpumpe Druckmittel zugeführt. Der kleine Hydraulikkolben fährt in
den Zylinderraum hinein, in dem ein hoher Druck erzeugt wird, der über die große
Wirkfläche des großen Hydraulikkolbens eine hohe Schließkraft bewirkt. Bei der
Antriebsvorrichtung nach der US-A 4 030 299 sind also für die Stellbewegung der
bewegbaren Formaufspannplatte und für die Ausübung einer hohen Kraft ver
schiedene hydraulische Antriebskomponenten vorhanden.
Eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1 ist aus der DE 41 11 594 A1 bekannt. Bei dieser Antriebsvorrichtung ist
mit der beweglichen Formaufspannplatte eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem
Hydraulikkolben von großer Wirkfläche fest verbunden. Die Einheit aus bewegli
cher Formaufspannplatte und Kolben-Zylinder-Einheit kann von einem Elektro
motor über ein Getriebe, das eine Hubspindel und eine Spindelmutter umfaßt,
verfahren werden, um die Form schnell zu schließen und schnell zu öffnen. Die
hohe Schließkraft wird durch Druckbeaufschlagung der mit der Formaufspann
platte verfahrbaren Kolben-Zylinder-Einheit aufgebracht. Dabei wird die gesamte
Reaktionskraft über die Spindel und die Spindelmutter auf das Maschinengestell
abgeleitet. Die Kunststoffspritzgießmaschine nach der DE 41 11 594 A1 ist außer
mit den Komponenten des elektrischen Antriebs auch mit einem vollständigen hy
draulischen System einschließlich Ölbehälter, Pumpe, Ventilen und Kolben-
Zylinder-Einheit ausgestattet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung, die die Merk
male aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwik
keln, daß mit geringem Aufwand einerseits eine schnelle Stellbewegung möglich
ist und andererseits auch eine große Kraftwirkung erzielt werden kann.
Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, daß die Antriebsvorrichtung erfindungs
gemäß die Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 auf
weist. Bei einer solchen Antriebsvorrichtung wird für eine Stellbewegung des be
wegbares Gliedes der Schließeinheit, der Auswerfereinheit oder der Einspritzein
heit durch das Verfahren des großen zweiten Hydraulikkolbens viel Druckmittel
aus dem zweiten Zylinderraum in den ersten Zylinderraum verdrängt und dadurch
der erste Hydraulikkolben mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Für die Stellbewe
gung, insbesondere für die Stellbewegung eines bewegbaren Gliedes der
Schließeinheit oder der Auswerfereinheit, ist nur eine geringe Kraft notwendig, so
daß die Wirkfläche des zweiten Hydraulikkolbens im Bereich der Größe der
Wirkfläche des ersten Hydraulikkolbens liegen kann und die Wegstrecke, die das
Ausgangselement der elektromotorischen Antriebseinheit während der Stellbewe
gung zurückzulegen hat, etwa dem Weg des bewegbaren Glieds entspricht. Zum
Ausüben der hohen Kraft wird nur der dritte Hydraulikkolben bewegt, wobei der
dadurch im ersten Zylinderraum sich aufbauende hohe Druck aufgrund des ge
schlossenen Ventils zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinderraum nicht
auf den zweiten Hydraulikkolben und damit auch nicht auf das Ausgangselement
des elektromotorischen Antriebs wirken kann, so daß dieser in der Lage ist, den
dritten Hydraulikkolben zu bewegen. Außer den drei Kolben-Zylinder-Einheiten
und dem Ventil sind sonstige hydraulische Komponenten für eine erfindungsge
mäße Antriebsvorrichtung nicht notwendig.
Es sei außerdem hier darauf hingewiesen, daß in den Patentansprüchen zwar von
einer Bewegung eines Hydraulikkolbens gesprochen wird, daß damit aber immer
eine relative Bewegung zwischen einem Hydraulikkolben und dem entsprechen
den Zylindergehäuse gemeint ist, die auch dadurch erreicht werden kann, daß der
Hydraulikkolben ortsfest zum Maschinengestell angeordnet ist und das Zylinder
gehäuse relativ zum Maschinengestell bewegt wird.
Grundsätzlich ist es denkbar, anstelle des Ventils auch eine mechanische Blok
kiereinrichtung vorzusehen, die den zweiten Hydraulikkolben nach dessen Ver
schiebung gegen eine von dem hohen Druck im ersten Zylinderraum auf ihn aus
geübte Kraft abstützt, so daß diese Kraft ebenfalls nicht auf das Ausgangselement
des elektromotorischen Antriebs wirkt. Allerdings erscheint der Aufwand für ein
Ventil geringer als für eine mechanische Blockiereinrichtung. Außerdem müßte
eine mechanische formschlüssige Blockiereinrichtung einstellbar sein, um unter
schiedliche Stellwege abdecken zu können.
Es sei hier darauf hingewiesen, daß die dritte Kolben-Zylinder-Einheit eine solche
sein kann, daß sie von der ersten Kolben-Zylinder-Einheit augenfällig zu unter
scheiden ist. Erste und dritte Kolben-Zylinder-Einheit können jedoch auch weitge
hend ineinander integriert sein. So kann der dritte Hydraulikkolben als Plungerkol
ben in den ersten Zylinderraum hineinragen. Dieser ist dann auch als dritter Zylin
derraum zu betrachten. Als drittes Zylindergehäuse könnte der zur Führung und
Abdichtung des dritten Hydraulikkolbens dienende Teil des ersten Zylindergehäu
ses betrachtet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung kann
man den Unteransprüchen entnehmen.
So ist es günstig, wenn das Ventil gemäß Patentanspruch 2 ein Sitzventil ist,
durch das der erste Zylinderraum zum zweiten Zylinderraum hin leckagefrei ab
sperrbar ist. Dann geht keinerlei vom dritten Hydraulikkolben verdrängtes Druck
mittel verloren und im zweiten Zylinderraum erhöht sich der Druck nicht.
Bevorzugt sind gemäß Patentanspruch 3 die zweite Kolben-Zylinder-Einheit und
die dritte Kolben-Zylinder-Einheit, die ja beide einen vom Elektromotor zu bewe
genden Hydraulikkolben enthalten, zu einer gemeinsam handhabbaren Baueinheit
zusammengefaßt. Dann ist der dritte Hydraulikkolben zum Beispiel nicht im ersten
Zylindergehäuse geführt.
In besonders bevorzugter Weise sind gemäß den Patentansprüchen 4, 5 und 6
die zweite Kolben-Zylinder-Einheit und die dritte Kolben-Zylinder-Einheit achs
gleich zueinander angeordnet, so daß sich eine Verschiebung der beiden ent
sprechenden Hydraulikkolben mit nur einem geradlinig bewegbaren Ausgangs
element des elektromotorischen Antriebs relativ einfach bewerkstelligen läßt. Da
bei ist eine Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 auch hinsichtlich des nötigen
Bauraums besonders günstig.
Gemäß Patentanspruch 7 ist der erste Hydraulikkolben vom Elektromotor in zwei
entgegengesetzte Richtungen bewegbar. Der Elektromotor dient also zum Bei
spiel bei einer Verwendung an der Schließeinheit nicht nur zum Schließen und
zum Verriegeln, sondern auch zum Öffnen der Form. Dazu ist in besonders einfa
cher Weise gemäß Patentanspruch 8 der erste Hydraulikkolben ein Differenzkol
ben mit einem der ersten Wirkfläche abgelegenen ersten ringförmigen Zylinder
raum und der zweite Hydraulikkolben ist ein Differenzkolben mit einem der zwei
ten Wirkfläche abgelegenen zweiten ringförmigen Zylinderraum. Die beiden ring
förmigen Zylinderräume sind fluidisch offen zueinander. Zieht nun der Elektromo
tor den zweiten Hydraulikkolben zurück, so verdrängt dieser Druckmittel aus dem
zweiten ringförmigen Zylinderraum in den ersten ringförmigen Zylinderraum, so
daß der erste Hydraulikkolben verschoben wird.
Prinzipiell betrachtet findet nach dem Ende der Stellbewegung zumindest an der
Schließeinheit keine Bewegung und damit keine weitere Verkleinerung des ring
förmigen Zylinderraums am ersten Hydraulikkolben statt. Unter Berücksichtigung
der Verspannung der Maschinenteile muß man jedoch davon ausgehen, daß sich
das Volumen des ersten ringförmigen Zylinderraums noch verkleinert. Deshalb ist
es nicht nur bei der Einspritzeinheit oder der Auswerfereinheit, sondern auch bei
der Schließeinheit vorteilhaft, wenn gemäß Patentanspruch 9 auch der dritte Hy
draulikkolben ein Differenzkolben mit einem der dritten Wirkfläche abgelegenen
dritten ringförmigen Zylinderraum ist, der zu den anderen ringförmigen Zylinder
räumen fluidisch offen ist.
Neben Kunststoffspritzgießmaschinen, bei denen zum Schließen der Form dem
kolbenstangenabseitigen Zylinderraum eines Schließzylinders Druckmittel zuge
führt wird, gibt es auch Maschinen, bei denen die bewegliche Formaufspannplatte
von einem oder mehreren Schließzylindern an die ortsfeste Formaufspannplatte
herangezogen wird. Die Kolbenstangen werden dann beim Schließen und Zuhal
ten der Form auf Zug beansprucht. Druckmittel wird den kolbenstangenseitigen
Zylinderräumen der Schließzylinder zugeführt. Gemäß den Patentansprüchen 10
und 11 ist bei Maschinen dieser Art nun auch an der zweiten Kolben-Zylinder-
Einheit und an der dritten Kolben-Zylinder-Einheit die Wirkrichtung der Hydraulik
kolben umgekehrt. Beim Schließen der Form wird Druckmittel aus den kolben
stangenseitigen Zylinderräumen dieser Kolben-Zylinder-Einheiten verdrängt.
An Kunststoffspritzgießmaschinen wird nicht nur die bewegliche Formaufspann
platte zum Schließen der Form hydraulisch verfahren, sondern auch eine Reihe
von sogenannten Nebenbewegungen von Hydrozylindern oder, allgemein ausge
drückt, von Hydromotoren durchgeführt. So sind Auswerfer oder Kernzüge zu be
tätigen oder es ist die Einspritzdüse an die Form heran- und nach dem Einspritzen
wieder wegzubewegen. Gemäß Patentanspruch 16 wird nun zugleich mit dem
zweiten Hydraulikkolben ein Verdrängerelement bewegt, mit dem Druckfluid aus
einem Niederdruckvorratsbehälter in einen Verdrängerraum ansaugbar und aus
dem Verdrängerraum in einen Hochdruckhydrospeicher förderbar ist, aus dem die
Hydromotoren der Nebenbewegungen mit Druckmittel versorgbar sind. Das Ver
drängerelement bildet mit dem zugehörigen ortsfesten Gegenstück eine Art Plun
gerpumpe. Eine solche Antriebsvorrichtung für eine Kunststoffspritzgießmaschine
ist nahezu geräuschlos, da eine rotierende Hydropumpe mit Umsteuervorgängen
fehlt. Es ist ein Betrieb mit Wasser möglich, weil kein Hydropumpe vorhanden ist,
die ein Druckmittel mit guten Schmiereigenschaften verlangt. Außerdem kann der
mechanische Aufbau einer Kunststoffspritzgießmaschine mit einer solchen An
triebsvorrichtung identisch mit dem einer hydraulischen Maschine sein.
Um den dritten Hydraulikkolben mit dem und unabhängig von dem zweiten Hy
draulikkolben relativ zu den Zylindergehäusen verfahren zu können, ist es denk
bar, zwischen dem Ausgangselement des elektromotorischen Antriebs und jedem
Hydraulikkolben jeweils eine Koppelungseinrichtung vorzusehen, von denen eine
zum Verschieben des zweiten Hydraulikkolbens und eine zum Verschieben des
dritten Hydraulikkolbens wirksam gemacht wird. Bevorzugt wird jedoch gemäß
Patentanspruch 18 eine Koppelungseinrichtung verwendet, die zwischen einem
Teil der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit und dem funktionsmäßig gleichen Teil
der dritten Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist und in deren einem Zustand
beide Hydraulikkolben beider Kolben-Zylinder-Einheiten relativ zu den Zylinderge
häusen bewegbar sind und in deren anderem Zustand nur der Hydraulikkolben
der einen Kolben-Zylinder-Einheit relativ zum Zylindergehäuse bewegbar ist. Ins
besondere sind durch die Koppelungseinrichtung der zweite Hydraulikkolben und
der dritte Hydraulikkolben während der Stellbewegung des bewegbaren Glieds
lagefest miteinander gekoppelt sind und für die Ausübung der hohen Kraft von
einander lösbar. Somit wird während der Stellbewegung nicht nur der zweite Hy
draulikkolben, sondern auch der dritte Hydraulikkolben verschoben. Dadurch wird
zwar nicht die vom Ausgangselement des elektromotorischen Antriebs, jedoch die
vom dritten Hydraulikkolben zurückzulegende Gesamtstrecke länger als bei einer
Ausbildung, nach der während der Stellbewegung nur der zweite Hydraulikkolben
verschoben wird. Es ist jedoch nur eine Kopplungseinrichtung nötig, die zudem
gemäß Patentanspruch 20 sehr einfach aufgebaut sein kann und eine Feder um
faßt, die zwischen dem zweiten Hydraulikkolben und dem dritten Hydraulikkolben
eingespannt ist. Diese Feder drückt gemäß Patentanspruch 21 die beiden Hy
draulikkolben vorteilhafterweise aneinander und ist dann so stark vorgespannt,
daß sie, ohne weiter gespannt zu werden, die für die Stellbewegung notwendige
Kraft vom dritten Hydraulikkolben auf den zweiten Hydraulikkolben übertragen
kann.
Allerdings muß bei einer Koppelungseinrichtung mit Feder beim Aufbau der Zu
haltekraft auch die Federkraft überwunden werden. Die Belastung des Elektro
motors und einer nachfolgenden Mechanik kann geringer gehalten werden, wenn
die Koppelungseinrichtung gemäß Patentanspruch 22 eine schaltbare Magnet
kupplung ist.
Wenn bei einer Ausbildung des zweiten und des dritten Hydraulikkolbens als Dif
ferenzkolben im Mittel der höhere Druck in den kolbenstangenseitigen Zylinder
räumen auftritt, wird eine innere Leckage in die kolbenstangenabseitigen Zylinder
räume erfolgen. Dadurch werden der zweite und der dritte Hydraulikkolben wäh
rend des Betriebs im Sinne einer allmählichen Verkleinerung der kolbenstangen
seitigen Zylinderräume driften. Um diese Drift wieder ausgleichen zu können, ist
gemäß Patentanspruch 23 eine Ventilanordnung vorgesehen, über die die beiden
Zylinderräume zu den beiden Seiten des zweiten Hydraulikkolbens miteinander
und die beiden Zylinderräume zu beiden Seiten des dritten Hydraulikkolbens mit
einander fluidisch verbindbar sind. Je nach der Größe der Leckage kann man nun
die Maschine vor Inbetriebnahme zum Beispiel einmal am Tag oder einmal in der
Woche einstellen. Dazu wird die Schließeinheit vollständig bis auf einen mechani
schen Anschlag geöffnet. Anschließend wird die Ventilanordnung in den Zustand
gebracht, in dem die Zylinderräume zu beiden Seiten des zweiten und des dritten
Hydraulikkolbens miteinander verbunden sind. Dann können diese Hydraulikkol
ben in die der vollständig geöffneten Schließeinheit entsprechende Position ge
bracht werden. Dann wird die Ventilanordnung wieder in ihre Sperrstellung ge
schaltet. Als Ventilanordnung genügt gemäß Patentanspruch 24 ein einziges ein
faches 2/2-Wegeventil, wenn über dieses unmittelbar die beiden Zylinderräume zu
den beiden Seiten des ersten Hydraulikkolben fluidisch miteinander verbindbar
sind.
Um eine gleichbleibende Qualität der Spritzgußteile zu gewährleisten, laufen
heute die verschiedenen Bewegungsvorgänge an der Einspritzeinheit einer
Kunststoffspritzgießmaschine meist nach vorgegebenen Geschwindigkeitsprofilen
ab. Als elektrische Antriebsquellen werden deshalb überwiegend durch Frequenz
umrichter gesteuerte Elektromotoren verwendet. Frequenzumrichter sind heutzu
tage noch relative teuer. Gemäß Patentanspruch 25 wird deshalb ein einziger
Elektromotor verwendet, um sowohl ein bewegbares Glied der Schließeinheit als
auch ein bewegbares Glied der Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschi
ne zu verfahren. Dazu ist in der jeweiligen Kraftkette eine Kupplung vorgesehen.
Es wird jetzt nur ein Elektromotor und nur ein Frequenzumrichter benötigt, so daß
eine Kunststoffspritzgießmaschine mit einer solchen Antriebsvorrichtung beson
ders kostengünstig herstellbar ist. Vorzugsweise sind die Kupplungen Schalt
kupplungen.
Eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 25 ist auch ohne die Merkmale vorhergehender Patentansprü
che mit Vorteilen zu verwenden, da sich eine kostengünstige Herstellung der
Kunststoffspritzgießmaschine schon durch die Verwendung eines einzigen Elek
tromotors für zwei Bewegungsfunktionen ergibt.
Bevorzugt ist gemäß Patentanspruch 28 in der zweiten Kraftkette zwischen dem
zweiten Ausgangselement der elektromotorischen Antriebseinheit und der Ein
spritzeinheit eine Einrichtung zur Kraftübersetzung angeordnet ist, so daß die me
chanische Belastung der Teile des elektromotorischen Antriebs gering ist und die
Größe des Elektromotors begrenzt bleibt.
Bei einer Kunststoffspritzgießmaschine sind die Schließeinheit und die Einspritz
einheit üblicherweise in einer ersten Achse angeordnet. Für den Antrieb zweier
beweglicher Glieder der Schließeinheit und der Einspritzeinheit von ganz beson
derem Vorteil ist nun, wenn gemäß Patentanspruch 29 die beiden geradlinig be
wegbaren Ausgangselemente der elektromotorischen Antriebseinheit und die
zweite Kolben-Zylinder-Einheit und die dritte Kolben-Zylinder-Einheit seitlich von
Schließeinheit und Einspritzeinheit auf einer zweiten Achse angeordnet sind und
für die zweite Kraftkette der Abstand zwischen den zwei Achsen durch die Ein
richtung zur Kraftübersetzung überbrückt wird. Auf diese Weise bauen
Schließeinheit und Einspritzeinheit einschließlich des elektromotorischen Antriebs
sehr kompakt. Besonders leicht läßt sich der Abstand zwischen den beiden Ach
sen überbrücken, wenn die Einrichtung zur Kraftübersetzung eine hydraulische
Einrichtung der in Patentanspruch 30 angegebenen Art ist.
Eine weitere Vereinfachung der Antriebsvorrichtung läßt sich erreichen, wenn ge
mäß Patentanspruch 31 von dem Elektromotor die Schnecke über eine dritte
Kupplung drehend antreibbar ist. Es werden dann nur ein Elektromotor und nur
ein Frequenzumrichter für drei verschiedene Bewegungen an der Kunststoffspritz
gießmaschine benötigt, so daß sich die Maschine besonders kostengünstig her
stellen.
Gemäß Patentanspruch 32 wird bevorzugt ein Riemengetriebe, das insbesondere
einen Flachriemen hat, zum drehenden Antreiben der Schnecke verwendet. Ein
solches Getriebe ist niedrig im Preis, da sich Riemenscheiben für einen Flachrie
men einfach herstellen lassen. Außerdem ist ein solches Riemengetriebe auch
sehr leise.
Ein beim Plastifizieren gewünschter Staudruck ist, wenn der Elektromotor bei ge
löster zweiter und geschlossener dritter Kupplung die Schnecke drehend antreibt,
gemäß Patentanspruch 34 vorteilhafterweise durch eine definierte Betätigung ei
ner Bremse oder durch definierte Ansteuerung eines elektrischen Staudruckmo
tors oder durch Ansteuerung eines hydraulischen Staudruckzylinders einstellbar,
wobei die Bremse oder der Staudruckmotor oder der Staudruckzylinder einer
rückwärtigen Bewegung der Schnecke einen zum Aufbau des Staudrucks not
wendigen Widerstand entgegensetzen.
Bei einer Ausbildung gemäß den Patentansprüchen 36 oder 37 wird der vom
Elektromotor angetriebene Gewindetrieb von großen Kräften entlastet. Es ist die
axiale Bewegung mit einem relativ kleinen Elektromotor genau steuerbar.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind
in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung
nun näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Hydraulikkolben, der
zweite Hydraulikkolben und der dritte Hydraulikkolben als Differenzkolben
ausgebildet sind und zum Schließen und Zuhalten einer Form die
kolbenstangenabseitigen Zylinderräume mit Druck beaufschlagt sind und
bei dem der elektromotorische Antrieb, von dem auch die Schnecke zum
Einspritzen von Kunststoff axial verfahrbar ist, seitlich von Schließeinheit
und Einspritzeinheit auf einer zweiten Achse angeordnet ist,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der elektromotorische Antrieb
auf der Achse von Schließeinheit und Einspritzeinheit angeordnet ist,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen nach Fig. 1
dadurch unterscheidet, daß der Elektromotor die Schnecke sowohl
drehend antreibt als auch axial verfährt,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen nach Fig. 3
dadurch unterscheidet, daß der Elektromotor die Schnecke und den
zweiten und den dritten Hydraulikkolben axial nicht jeweils über einen
Gewindetrieb, sondern über einen Zahnstangentrieb verfährt.
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem wie bei den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen der erste Hydraulikkolben, der zweite
Hydraulikkolben und der dritte Hydraulikkolben als Differenzkolben
ausgebildet sind, zum Schließen und Zuhalten einer Form jedoch die
kolbenstangenseitigen Zylinderräume mit Druck beaufschlagt sind, und
bei dem zusätzlich eine Plungerpumpe zur Druckmittelversorgung von
sonstigen hydraulischen Verbrauchern vorhanden ist,
Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen nach Fig. 5
dadurch unterscheidet, daß ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 zum Plastifizieren ein zweiter Elektromotor verwendet wird,
Fig. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel, das hinsichtlich der Wirkrichtung des
zweiten Hydraulikkolbens und des dritten Hydraulikkolbens dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entspricht und das zusätzlich eine
Plungerpumpe aufweist, und
Fig. 8 ein achtes Ausführungsbeispiel, bei dem gegenüber den Ausführungsbei
spielen nach den Fig. 5 bis 7 eine kinematische Umkehrung
stattgefunden hat.
Gemäß den Fig. 1 bis 4 besitzt eine Kunststoffspritzgießmaschine eine be
wegliche Formaufspannplatte 10, die in allgemein bekannter und deshalb nicht
näher dargestellter Weise an einem Maschinengestell geradlinig gegenüber einer
ortsfesten Formaufspannplatte 9 verfahrbar geführt ist. Mit ihrer Achse 11 in Ver
fahrrichtung ausgerichtet ist eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 12, die ein ge
stellfestes, erstes Zylindergehäuse 13 und einen ersten Hydraulikkolben 14 mit
einer aus dem Zylindergehäuse herausragenden Kolbenstange 15 aufweist, an
der die Formaufspannplatte 10 befestigt ist. Der Hydraulikkolben 14 ist also ein
Differenzkolben, der das Innere des Zylindergehäuses 13 in einen kolbenstan
genabseitigen, im Querschnitt kreiszylindrischen Zylinderraum 16 und einen auf
der Seite der Kolbenstange befindlichen (kolbenstangenseitigen), ringförmigen
Zylinderraum 17 aufteilt. An den Zylinderraum 16 grenzt der Hydraulikkolben 14
mit einer kreisscheibenförmigen Wirkfläche 18 und an den Zylinderraum mit einer
ringförmigen Wirkfläche 19 an. Beide Zylinderräume sind mit Druckmittel gefüllt.
Zum Verfahren der Formaufspannplatte 10 in Richtung Schließen der Form wird
ein flüssiges Druckmittel, wie zum Beispiel Mineralöl oder Silikonöl oder Wasser,
dem Zylinderraum 16 und zum Verfahren der Formaufspannplatte 10 in Richtung
Öffnen dem Zylinderraum 17 zugeführt und aus dem jeweils anderen Zylinder
raum verdrängt.
Die Zufuhr und die Verdrängung von Druckmittel erfolgt von und zu zwei weiteren
Kolben-Zylinder-Einheiten, nämlich einer zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 24 und
einer dritten Kolben-Zylinder-Einheit 25. Letztere weist ein gestellfestes, drittes
Zylindergehäuse 36 auf, dessen Innendurchmesser wesentlich kleiner, zum Bei
spiel fünfmal kleiner als der Innendurchmesser des Zylindergehäuses 13 ist. In
dem Zylindergehäuse 36 ist ein als Differenzkolben ausgebildeter Hydraulikkolben
37 axial beweglich, mit dem eine aus dem Zylindergehäuse 36 abgedichtet her
ausragende Kolbenstange 38 verbunden ist und der das Innere des Zylinderge
häuses 36 abgedichtet in einen im Querschnitt kreiszylindrischen Zylinderraum 39
und einen auf der Seite der Kolbenstange 38 befindlichen ringförmigen Zylinder
raum 40 aufteilt. An den Zylinderraum 39 grenzt der Hydraulikkolben 37 mit einer
kreisscheibenförmigen Wirkfläche 41 und an den Zylinderraum 40 mit einer ring
förmigen Wirkfläche 42 an. Entsprechend dem Unterschied in den Innendurch
messern der Zylindergehäuse 13 und 36 ist die Wirkfläche 41 des Hydraulikkol
bens 37 wesentlich kleiner als die Wirkfläche 18 des Hydraulikkolbens 14. Ebenso
ist die Wirkfläche 42 wesentlich kleiner als die Wirkfläche 19.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 24 ist ringzylindrisch ausgebildet und umgibt die Kol
ben-Zylinder-Einheit 25. Sie besitzt ein gestellfestes, zweites Zylindergehäuse 26,
das eine äußere Zylinderwand und eine innere Zylinderwand umfaßt. Letztere ist
zugleich das Zylindergehäuse 36 der Kolben-Zylinder-Einheit 25. In dem Zylinder
gehäuse 26 ist ein als Differenzkolben ausgebildeter, ringförmiger Hydraulikkolben
27 axial beweglich, mit dem eine aus dem Zylindergehäuse 26 in dieselbe Rich
tung wie die Kolbenstange 38 des Hydraulikkolbens 37 innen und außen abge
dichtet herausragende Kolbenstange 28 verbunden ist. So wie der Spalt zwischen
der Außenseite der Kolbenstange 28 und dem Zylindergehäuse 26 abgedichtet
ist, ist dies also auch der Spalt zwischen der Innenseite des Hydraulikkolben 27
bzw. der Kolbenstange 28 und dem Zylindergehäuse 36. Der Hydraulikkolben 27
teilt das Innere des Zylindergehäuses 26 abgedichtet in einen kolbenstangenab
seitigen, größeren ringförmigen Zylinderraum 29 und einen kolbenstangenseiti
gen, kleineren ringförmigen Zylinderraum 30 auf. An den Zylinderraum 29 grenzt
der Hydraulikkolben 27 mit einer großen ringförmigen Wirkfläche 31 und an den
Zylinderraum 30 mit einer kleineren ringförmigen Wirkfläche 32 an. Die Wirkfläche
31 des Hydraulikkolbens 27 ist etwa so groß wie die Wirkfläche 18 des Hydraulik
kolbens 14. Ebenso ist die Wirkfläche 32 etwa so groß wie die Wirkfläche 19. Die
Unterschiede in den Wirkflächen können jedoch auch stärker sein. Die Kolben
stange 28 ist hohl, umschließt die Kolbenstange 38 und hat an ihrem freien Ende
einen nach innen ragenden Bund 33.
Die Zylinderräume 16 und 39 der Kolben-Zylinder-Einheiten 12 und 25 sind außer
beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 fluidisch offen zueinander, so daß zwi
schen ihnen in jeder Betriebsphase ungehindert ein Austausch von Druckflüssig
keit stattfinden kann. Auch zwischen den Zylinderräumen 16 und 29 der Kolben-
Zylinder-Einheiten 12 und 24 kann Druckflüssigkeit hin und her fließen. Allerdings
ist dieser Fluß mithilfe eines 2-Wege-Sitzventils 43 steuerbar, das in einer Ruhe
stellung die Verbindung zwischen den beiden Zylinderräumen 16 und 29 leckage
frei verschließt und durch einen Elektromagneten 44 in eine Arbeitsstellung ge
schaltet werden kann, in der die Verbindung offen ist. Der im Zylinderraum 16
herrschende Druck wirkt dabei schließend auf das Ventilglied des Ventils 43. Flui
disch offen miteinander verbunden sind wiederum die Zylinderräume 17, 30 und
40 der Kolben-Zylinder-Einheiten 12, 24 und 25.
Die beiden Kolbenstangen 28 und 38 sind über eine Koppelungseinrichtung 45
mechanisch miteinander verbunden. Diese Koppelungseinrichtung umfaßt eine
Druckfeder 46, die zwischen einem von dem Innenbund 33 beabstandeten weite
ren Innenbund 34 der Kolbenstange 28 und einer an der Kolbenstange 38 befe
stigten und sich zwischen den beiden Innenbunden 33 und 34 der Kolbenstange
28 befindlichen Scheibe 35 eingespannt ist. Somit kann von der Kolbenstange 38
die Kolbenstange 28 in die eine Richtung durch Anlage der Scheibe 35 am Bund
33 formschlüssig mitgenommen werden. In die andere Richtung ist eine Mitnahme
der Kolbenstange 28 durch die Kolbenstange 38 über die Druckfeder 46 bis zu
einer Grenzkraft möglich, die durch die Vorspannung der Druckfeder bestimmt ist.
Es ist eine Druckfeder 46 oder ein Federpaket verwendet, dessen Vorspannung
sich nur geringfügig ändert, wenn die Scheibe 35 vom Bund 33 abhebt und sich
dem Bund 34 nähert.
Die bisher beschriebenen hydraulischen Komponenten, die bei allen Ausfüh
rungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 in weitgehend gleicher Weise vorhan
den sind, kann man als hydraulisches Getriebe zwischen der Formaufspannplatte
10 und einem elektromotorischen Antrieb 50 betrachten. Die Ausführungsbei
spiele nach den Fig. 1 und 2 unterscheiden sich in erster Linie in der Anord
nung der drei Kolben-Zylinder-Einheiten. Bei der Ausführung nach Fig. 1 hat die
Achse 23 der aus den beiden ineinander integrierten Kolben-Zylinder-Einheiten 24
und 25 bestehenden Baueinheit einen Abstand von der Achse 11 der Kolben-
Zylinder-Einheit 12. Beide Achsen verlaufen parallel zueinander. In Richtung der
Achsen befindet sich die Baueinheit aus den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 24
und 25 etwa auf Höhe der Kolben-Zylinder-Einheit 12. Die beiden Kolbenstangen
28 und 38 weisen dabei in dieselbe Richtung wie die Kolbenstange 15. Dement
sprechend befindet sich der elektromotorische Antrieb, in Richtung der Achsen 11
und 23 betrachtet, im Bereich der Formaufspannplatten und des Plastifizierzylin
ders 65 der Kunststoffspritzgießmaschine.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dagegen liegt die Baueinheit aus den
beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 24 und 25 in der Achse 11 der Kolben-Zylinder-
Einheit 12 und ist unmittelbar an diese Einheit 12 angebaut. Dabei können die
Einheiten gemeinsame Gehäuseteile haben. Der Zylinderraum 39 der Kolben-
Zylinder-Einheit 25 öffnet sich bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auf sei
nem ganzen Querschnitt unmittelbar zum Zylinderraum 16. Dementsprechend
kann hier der Hydraulikkolben 37 auch in den Zylinderraum 16 eintauchen. Seine
Wirkfläche 41 könnte sich sogar immer in dem Zylinderraum 16 befinden, wobei
durch eine hohle Ausbildung des Hydraulikkolbens 14 und seiner Kolbenstange
15 trotzdem ein großer Weg möglich wäre. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.
1 dagegen ist der Zylinderraum 39 durch einen Boden verschlossen. Lediglich
eine Anschlußöffnung ist vorhanden, von der eine Leitung 64 zum Zylinderraum
16 führt.
Der elektromotorische Antrieb 50 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 umfaßt .
einen Elektromotor 51, zwei schaltbare Kupplungen 52 und 53 und zwei Gewin
detriebe, die jeweils eine Gewindespindel 54 bzw. 55 und eine Spindelmutter 56
bzw. 57 aufweisen.
Der Elektromotor 51 liegt mit seiner Achse in der Achse 23, fluchtet also mit den
beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 24 und 25, und befindet sich vor der Seite die
ser beiden Einheiten, von der die Kolbenstangen 28 und 38 abstehen. Er ist als
Hohlwellenmotor mit einer Hohlwelle 58 ausgebildet, die die beiden Gewindespin
deln 54 und 55 frei beweglich aufnimmt, wobei die Gewindespindel 54 in die eine
Richtung und die andere Gewindespindel 55 in die entgegengesetzte Richtung
aus der Hohlwelle herausragt. Die Gewindespindel 54 ist an der Kolbenstange 38
des Hydraulikkolbens 37 bzw. an der Scheibe 35 befestigt. Ein Gehäuse 59 des
Elektromotors 51, das einen Stator mit Wicklungen 60 aufnimmt, ist gestellfest
angeordnet. Die Hohlwelle 58, die den Rotor 61 trägt, ist über zwei Wälzlager 62,
die sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen können, drehbar im Gehäuse
59 gelagert.
Die nur schematisch angedeuteten Kupplungen 52 und 53 sind identisch zuein
ander aufgebaut und haben als Eingangselement eine Scheibe 63, die verdrehsi
cher auf der Hohlwelle 58 befestigt ist, und als Ausgangselement die Spindelmut
ter 56 (Kupplung 52) oder die Spindelmutter 57 (Kupplung 53). Die Kupplungen
können zum Beispiel jeweils durch einen Elektromagneten betätigbar sein. Wenn
die Kupplung 52 geschlossen ist, kann die Spindelmutter 56 vom Elektromotor 51
in die eine oder in die andere Richtung gedreht werden, so daß die gegen Verdre
hen gesicherte Gewindespindel 54 geradlinig vor oder zurück bewegt wird. Bei
geschlosssener Kupplung 53 ist entsprechend ein geradliniges Verfahren der
ebenfalls gegen Verdrehen gesicherten Gewindespindel 55 möglich:
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 umfaßt der elektromotorische Antrieb
50, dessen Achse mit den Achsen 11 und 23 zusammenfällt, einen Elektromotor
51, der wiederum als Hohlwellenmotor mit einer Hohlwelle 58 ausgebildet ist, die
aber anders als in Fig. 1 nur eine Gewindespindel, nämlich die mit der Kolben
stange 38 verbundene Gewindespindel 54 aufnimmt. Die Hohlwelle 58 ist innen
mit einem Trapezgewinde oder einem Kugelrollgewinde versehen. Die gegen Ver
drehen gesicherte Gewindespindel 54 trägt ein entsprechendes Gewinde außen
und ist über dieses mit der Hohlwelle 58 gekoppelt. Ein Gehäuse 59 des Elektro
motors 51, das einen Stator mit Wicklungen 60 aufnimmt, ist gestellfest angeord
net. Die Hohlwelle 58, die den Rotor 61 trägt, ist über zwei Wälzlager 62, die so
wohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen können, drehbar im Gehäuse 59
gelagert.
In den Fig. 1 und 2 ist die Antriebsvorrichtung für die Formaufspannplatte in
einem Zustand gezeigt, in dem die Form einer Kunststoffspritzgießmaschine ge
öffnet ist. Soll nun die Form geschlossen werden, so wird der Elektromotor 51 so
gesteuert, daß sich seine Hohlwelle 58 in eine solche Richtung dreht, daß die
Gewindespindel 54 weiter aus der Hohlwelle herausfährt. Dabei ist bei dem Aus
führungsbeispiel nach Fig. 1 die Kupplung 52 geschlossen. Die Gewindespindel
54 verschiebt die Kolbenstange 38 mitsamt Hydraulikkolben 37 und über die
Druckfeder 46 auch den Hydraulikkolben 27. Das Ventil 43 ist offen. Aus den Zy
linderräumen 29 und 39 wird Druckflüssigkeit in den Zylinderraum 16 verdrängt,
so daß die Kolbenstange 15 des Hydraulikkolbens 14 ausfährt. Der Widerstand,
den die Formaufspannplatte 10 einer Bewegung entgegensetzt, ist dabei so ge
ring, daß die Druckfeder 46 nicht weiter zusammengedrückt wird und die Scheibe
35 der Kolbenstange 38 am Bund 33 der Kolbenstange 28 hält. Die Bewegung der
Formaufspannplatte ist schnell, da wegen der großen Wirkfläche 31 des Hydrau
likkolbens 27 viel Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 29 verdrängt wird. Die
beim Ausfahren der Kolbenstange 15 des Hydraulikkolbens 14 aus dem Zylinder
raum 17 verdrängte Druckflüssigkeit wird von den Zylinderräumen 30 und 40 ohne
Druckerhöhung aufgenommen.
Wenn die Form geschlossen ist und die Formaufspannplatte 10 die in Fig. 1 mit
gestrichelten Linien gezeichnete Position einnimmt, schließt das Ventil 43, so daß
die sich im Zylinderraum 29 befindliche Druckflüssigkeit eingesperrt ist. Der Druck
in diesem Zylinderraum steigt deshalb auf das Druckäquivalent zur Vorspannung
der Druckfeder 46 an und der Hydraulikkolben 27 kann nicht mehr weiterbewegt
werden. Im folgenden wird nur noch der Hydraulikkolben 37 mit der kleinen
Wirkfläche 41 verschoben und dadurch ein hoher Druck im Zylinderraum 16 auf
gebaut, der an der großen Wirkfläche 18 des Hydraulikkolbens 14 eine hohe
Schließkraft für die Form erzeugt. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 12 und 25 bilden
dabei einen hydraulischen Kraftübersetzer, der es ermöglicht, die hohe Schließ
kraft mit einem relativ kleinen Elektromotor und mit einer geringen Belastung des
Gewindetriebs zu erhalten.
Zum Öffnen der Form wird der Elektromotor 51 in umgekehrter Drehrichtung an
getrieben, so daß die Gewindespindel zurück in die Hohlwelle 54 hineinwandert.
Dabei wird zuerst nur der Hydraulikkolben 37 mitgenommen und dabei die Druck
flüssigkeit im Zylinderraum 16 dekomprimiert. Schließlich fahren beide Hydraulik
kolben 27 und 37 zurück und verdrängen Druckflüssigkeit aus den Zylinderräu
men 30 und 40 in den Zylinderraum 17, so daß der Hydraulikkolben 14 die Kol
benstange 15 und mit dieser die bewegliche Formaufspannplatte 10 zurückzieht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dient der Elektromotor 51 nur zum An
trieb eines bewegbaren Glieds der Schließeinheit einer Kunststoffspritzgießma
schine. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dagegen wird der Elektromotor
51 darüber hinaus auch zum Antrieb eines bewegbaren Glieds einer in Fig. 1
dargestellten Einspritzeinheit verwendet. Dazu ist die zweite Gewindespindel 55
vorhanden.
Zu der Einspritzeinheit gehört eine sich innerhalb eines Plastifizierzylinders 65
befindliche Schnecke 140, die Bestandteil einer drehend antreibbaren und axial
verschiebbaren körperlichen Einspritzachse 66 ist. Diese umfaßt außer der
Schnecke 140 eine Keilwelle 67 mit Keilnuten 68. Seitlich der Keilwelle ist ein
kleiner elektrischer Normmotor 71 mit Drehzahlregelung angeordnet, der auf sei
ner Welle ein Ritzel 72 trägt, das mit einem auf der Keilwelle 14 sitzenden im
Durchmesser größeren Zahnrad 73 kämmt. Dieses greift mit Keilen 74 in die Keil
nuten 68 der Keilwelle 67 ein. Somit ist die Keilwelle 67 einerseits verdrehsicher
mit dem Zahnrad 73 gekoppelt, kann aber andererseits gegen das axial ortsfest
gehaltene Zahnrad axial verschoben werden. Von dem Elektromotor 71 kann also
die Schnecke unabhängig von ihrer axialen Position drehend angetrieben werden.
Eine axiale Verschiebung der Einspritzachse 66 wird durch den elektromotori
schen Antrieb 50 bewerkstelligt. Zwischen dessen Gewindespindel 55 und der
Keilwelle 67 ist ein hydraulischer Kraftübersetzer 80 eingefügt, der aus zwei von
einander beabstandeten Kolben-Zylinder-Einheiten 81 und 82 besteht, von denen
die Einheit 81 in der Achse 23 und die Einheit 82 in der Achse 11 liegt. Von dem
hydraulischen Kraftübersetzer 80 wird somit der Abstand zwischen den beiden
genannten Achsen überbrückt. Die Einheit 81 hat einen als Differenzkolben 83
ausgebildeten und über eine Kolbenstange 84 an der Gewindespindel 55 befe
stigten Hydraulikkolben und die Einheit 82 einen als Differenzkolben 85 ausgebil
deten Hydraulikkolben. Dessen Kolbenstange 86 ist an der Keilwelle 67 befestigt.
Die kreiszylinderförmigen Zylinderräume 87 und 88 der beiden Einheiten 81 und
82 sind über eine Leitung 89 und die ringförmigen Zylinderräume 90 und 91 über
eine Leitung 92 fluidisch miteinander verbunden. Die dem Zylinderraum 87 zuge
kehrte Wirkfläche des Hydraulikkolbens 83 ist wesentlich kleiner als die dem Zy
linderraum 88 zugekehrte Wirkfläche des Hydraulikkolbens 85.
Im Betrieb wird zum Plastifizieren von Kunststoff die Schnecke 140 über die Keil
welle 67 von dem Elektromotor 71 angetrieben. Dadurch wird Kunststoffmasse in
den Raum vor das Ende der Schnecke gefördert. Die Schnecke und mit ihr die
gesamte Einspritzachse 66 und der Hydraulikkolben 85 des hydraulischen Kraft
übersetzers 80 werden durch den sich in dem Raum vor der Schnecke aufbauen
den Staudruck rückwärts in Richtung des Pfeiles A belastet. Für den Staudruck ist
eine bestimmte Höhe oder ein bestimmter Höhenverlauf gewünscht. Zu diesem
Zweck wird der Elektromotor 51 bei geschlossener Kupplung 53 mit einem sol
chen Strom beaufschlagt, daß über die selbsthemmend miteinander gekoppelten
Gewindespindel 55 und Spindelmutter 57 auf den Hydraulikkolben 83 des hydrau
lischen Kraftübersetzers 80 eine in Richtung des Pfeiles A wirkende Kraft ausge
übt wird. In den Zylinderräumen 87 und 88 steht somit ein durch die vom Elektro
motor 51 ausgeübte Kraft und die an den Zylinderraum 87 angrenzende Wirkflä
che des Hydraulikkolbens 83 gegebener Druck an, der wiederum an der entspre
chenden Wirkfläche des Hydraulikkolbens 85 eine größere den Staudruck be
stimmende Kraft erzeugt. Beim Plastifizieren werden die Schnecke 140 und der
Hydraulikkolben 85 in Richtung des Pfeiles A und der Hydraulikkolben 83 entge
gen der Richtung des Pfeiles A bewegt.
Ist genügend Kunststoff plastifiziert, wird der Elektromotor 71 stillgesetzt. Die
Drehrichtung des Elektromotors 51 wird umgekehrt, so daß sich die Gewindespin
del 55 und der Hydraulikkolben 83 in Richtung des Pfeiles A nach rechts bewe
gen. Der Hydraulikkolben 83 verdrängt Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 87
über die Leitung 89 in den Zylinderraum 88. Dadurch wird der Hydraulikkolben 85
des Kraftübersetzers 80 und mit ihm die Einspritzachse 66 mitsamt der Schnecke
entgegen der Richtung des Pfeiles A nach links bewegt. Für diese Bewegung muß
vom Kolben 85 eine bestimmte Kraft aufgebracht werden. Die vom Elektromotor
51 aufzubringende Kraft ist um einen Faktor kleiner, der gleich dem Verhältnis der
Größe der von Druck beaufschlagten Wirkflächen ist. Der vom Hydraulikkolben 83
zurückgelegte Weg ist um einen Faktor gleich dem reziproken Verhältnis größer
als der Weg des Hydraulikkolbens 85.
Während des Plastifizier- und Einspritzvorgangs ist die Kupplung 52 offen. Der
Zuhaltedruck für die Form bleibt aufrechterhalten, da der Hydraulikkolben 37 über
die selbsthemmend miteinander gekoppelten Gewindespindel 54 und die Spin
delmutter 56 axial abgestützt ist.
Bei den beiden Ausführungen nach den Fig. 3 und 4 ist wie bei der Ausfüh
rung nach Fig. 1 die sich innerhalb eines Plastifizierzylinders 65 befindliche
Schnecke 140 wiederum Bestandteil einer drehend antreibbaren und axial ver
schiebbaren Einspritzachse 66, die eine Keilwelle 67 mit Keilnuten 68 umfaßt. Auf
der Keilwelle 67 sitzt das Zahnrad 73, das mit Keilen 74 in die Keilnuten 68 der
Keilwelle 67 eingreift. Somit ist die Keilwelle 67 einerseits verdrehsicher mit dem
Zahnrad 73 gekoppelt, kann aber andererseits gegen das axial ortsfest gehaltene
Zahnrad 73 axial verschoben werden. Über das Zahnrad 73 kann also wie bei der
Ausführung nach Fig. 1 die Schnecke 140 unabhängig von ihrer axialen Position
drehend angetrieben werden.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Schnecke 140 über
das Zahnrad 73 nicht von einem separaten Elektromotor, sondern vom Elektro
motor 51 drehend antreibbar, von dem sie auch axial verfahrbar ist. Die Lage des
Elektromotors 51 seitlich der Einspritzachse 66 und die Ausrichtung der Moto
rachse 23 sind gleich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
Der Elektromotor 51 hat bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine rotierenden Hohlwelle 58, damit eine Ge
windespindel 55, die zusammen mit einer Spindelmutter 57 einen Gewindetrieb
bildet, Baulänge sparend eintauchen kann. Die Gewindespindel 55 ist wiederum
gegen Verdrehen gesichert. Die Spindelmutter 57 dagegen ist das Ausgangsele
ment einer Schaltkupplung 53 und über diese und die Hohlwelle 58 von dem
Elektromotor 51 rotierend antreibbar. Das Eingangselement der Schaltkupplung
53 bildet eine Kupplungsscheibe 63, die nahe an dem Ende der Hohlwelle, an
dem die Gewindespindel 55 herausragt, axial verschiebbar, aber drehfest auf der
Hohlwelle 58 geführt ist. Die Spindelmutter 57 befindet sich auf der einen Seite
der Kupplungsscheibe 63 vor dem Ende der Hohlwelle und greift dort in die Ge
windespindel 55 ein. Über die Gewindespindel 55 kann die Schnecke 140 axial
bewegt werden.
Auf der anderen Seite der Kupplungsscheibe 63 ist auf der Hohlwelle 55 axial
ortsfest, aber drehbar ein Zahnrad 94 gelagert, das das Ausgangselement einer
dritten Schaltkupplung 95 ist, die als Eingangselement dieselbe Scheibe 63 wie
die Schaltkupplung 53 oder eine zweite Scheibe 63 hat. Das Zahnrad 94 befindet
sich, in Richtung der Achsen 23 und 11 gesehen, genau auf Höhe des Zahnrades
73. Die beiden Zahnräder 73 und 94 sind über einen Zahnriemen 96 miteinander
gekoppelt. Der Durchmesser des Zahnrades 94 ist größer als derjenige des Zahn
rades 73, so daß man eine Drehzahlübersetzung erhält.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besitzt der Elektromotor 51 eine volle
Motorwelle 97, über die wie mit der Hohlwelle 58 beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3 über Schaltkupplungen 53 und 95 die zwei unterschiedlichen Bewegungen
der Schnecke 140 herbeigeführt werden können. Eingangselement der beiden
Schaltkupplungen 53 und 95 ist wiederum eine Kupplungsscheibe 63, die nahe
am einen Ende der Motorwelle 97 auf dieser axial verschiebbar, aber drehfest
geführt ist. Das Ausgangselement der Schaltkupplung 95 ist wiederum ein Zahn
rad 94, das mit dem Zahnrad 73 über den Zahnriemen 96 gekoppelt ist. Das Aus
gangselement der Schaltkupplung 53 ist nun ein weiteres Zahnrad 98, das auf
einem Lagerzapfen der Motorwelle 97 drehbar gelagert ist und in eine senkrecht
zur Motorwelle 97 verlaufende Zahnstange 99 eingreift, über die sich die Schnek
ke axial verfahren läßt. Der aus dem Zahnrad 98 und der Zahnstange 99 beste
hende Zahnstangentrieb des Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und der aus der
Spindelmutter 57 und der Gewindespindel 55 bestehende Gewindetrieb des Aus
führungsbeispiel nach Fig. 3 entsprechen sich.
Zwischen der Gewindespindel 55 bzw. der Zahnstange 99 und der Keilwelle 67 ist
auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 ein hydraulischer
Kraftübersetzer 80 eingefügt, der wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
aussieht und der einen als Differenzkolben 83 ausgebildeten und über eine Kol
benstange 84 an der Gewindespindel 55 bzw. an der Zahnstange 99 befestigten
Eingangskolben und einen als Differenzkolben 85 ausgebildeten Ausgangskolben
aufweist. Auf der einen Seite des Kolbens 83 befindet sich der Zylinderraum 87
und auf der anderen Seite der Zylinderraum 90. Der Kolben 85 grenzt an den Zy
linderraum 88, der fluidisch mit dem Zylinderraum 87 verbunden ist, und an den
Zylinderraum 91 an, der mit dem Zylinderraum 90 fluidisch verbunden ist. Ein
Vergleich der beiden Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 zeigt, daß
die hydrostatische Kraftübertragung mit dem Kraftübersetzer 80 eine hohe Flexibi
lität in der Anordnung einzelner Bauteile mit sich bringt, da sich die beiden Kom
ponenten 81 und 82 des Kraftübersetzers grundsätzlich beliebig zueinander an
ordnen lassen.
Hinsichtlich des Antriebs der beweglichen Formaufspannplatte 10 ist das Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 3 völlig identisch zu demjenigen nach Fig. 1, so daß
hier auf die entsprechenden Beschreibungsteile verwiesen werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 dagegen ist über eine Ausgangsscheibe
105 der ersten Schaltkupplung 52 ein Ritzel 106 antreibbar, das mit einer Zahn
stange 107 kämmt, die fest mit der Kolbenstange 38 des Hydraulikkolbens 37
verbunden ist. Die Zahnstange 107 verläuft in dieselbe Richtung wie die Zahn
stange 99. Dementsprechend sind auch die Kolben-Zylinder-Einheiten 24 und 25
des Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 um neunzig Grad gegenüber dem Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 1 geschwenkt angeordnet. Auch hier wird die durch die
Verwendung einer hydrostatischen Kraftübertragungsvorrichtung gegebene Flexi
bilität hinsichtlich der Anordnung der einzelnen Komponenten deutlich.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 befindet sich bei demjeni
gen nach Fig. 4 auch in der Leitung 64 ein 2/2-Wege-Schaltventil 108. Mit die
sem Ventil kann die Druckflüssigkeit in dem Zylinderraum 16 eingesperrt werden,
wenn der hohe Zuhaltedruck aufgebaut ist und die Kupplung 52 geöffnet wird. Ei
ne Zuhaltung durch den nicht selbsthemmenden Zahnstangentrieb 105,107 wäre
ohne eine zusätzliche mechanische Blockiervorrichtung nicht möglich. Natürlich
kann auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 3 ein Ventil
108 verwendet werden. Der Gewindetrieb 54, 56 braucht dann nicht selbsthem
mend zu sein und wird nicht über längere Zeit durch vom hohen Zuhaltedruck auf
den Kolben 37 ausgeübte Kraft belastet.
Im übrigen hat eine hydraulischer Kraftübertragungsvorrichtung der bezeichneten
Art insbesondere folgende Vorteile:
Sie besitzt einen sehr guten Wirkungsgrad.
Sie besitzt einen sehr guten Wirkungsgrad.
Sie ist gegenüber einer hydraulischen Kraftübertragung mit Hydropumpe ge
räuscharm, da keine Umsteuervorgänge stattfinden.
Der Verschleiß ist gering, da im Vergleich mit einer Hydropumpe nur geringe Re
lativgeschwindigkeiten auftreten.
Es ist leicht ein Betrieb mit Wasser als Druckflüssigkeit möglich, weil keine Hydro
pumpe verwendet wird, die ein Fluid mit guten Schmiereigenschaften verlangt.
Wegen der höheren Elastizität einer Druckflüssigkeit gegenüber einem Metall
werden hochfrequente Schwingungen (Stöße) gedämpft und so die Lebensdauer
der Mechanik (Zahnstange, Gewindetrieb, usw.) verlängert.
Es ist ein modularer Aufbau möglich, weil durch die Verwendung unterschiedlich
vieler gleichartiger Eingangskolben verschiedene gewünschte Geschwindigkeiten
eines Ausgangskolbens erhalten werden können.
Um Kunststoffgranulat zu plastifizieren, wird beiden Ausführungsbeispielen nach
den Fig. 3 und 4 die Schaltkupplung 95 betätigt und der Elektromotor 51 in die
eine Richtung drehend angesteuert. Über die Kupplungsscheibe 63 wird das
Zahnrad 94 und über den Zahnriemen 96 und das Zahnrad 73 die Schnecke 140
drehend angetrieben. Dadurch wird Kunststoffmaterial vor das Ende der Schnek
ke gefördert. Dort entsteht ein Staudruck, der zu einer Rückwärtsbewegung der
Schnecke und mit dieser des Kolbens 85 im Sinne einer Verkleinerung des Zylin
derraums 88 führt. Aus dem Zylinderraum 88 wird Druckflüssigkeit über die Lei
tung 89 in den Zylinderraum 87 verdrängt und dadurch der Hydraulikkolben 83
einschließlich Gewindespindel 55 bzw. Zahnstange 99 verschoben. Dies ge
schieht bei geöffneter Schaltkupplung 53. Ohne weitere Maßnahmen wäre der
Staudruck undefiniert. Um einen gewünschten Staudruck regeln zu können, kann
bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 das Ausgangs
element der Schaltkupplung 53, also die Spindelmutter 57 bzw. das Zahnrad 98
durch eine Bremse 100 definiert abgebremst werden, so daß sich das Ausgangs
element 57 bzw. 98 nur gegen einen Widerstand drehen läßt. Dieser Widerstand
kann durch verschieden starkes Bremsen variiert werden, um den gewünschten
Staudruck zu erhalten. Erfassen läßt sich der Staudruck zum Beispiel durch eine
Messung des in den Zylinderräumen 88 und 87 herrschenden Drucks.
Anstelle einer Bremse 100 kann auch ein (kleiner) elektrischer Staudruckmotor
verwendet werden, von dem auf die Spindelmutter 57 bzw. auf das Zahnrad 98
ein Drehmoment ausgeübt wird.
Zum Schließen der Form ist bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den
Fig. 3 und 4 die Kupplung 52 betätigt, während die beiden Kupplungen 53 und
95 offen sind. Ansonsten läuft der Schließvorgang wie bei dem Ausführungsbei
spiel nach Fig. 1 ab.
Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form ist die Schaltkupplung 95 offen und
die Schaltkupplung 53 betätigt. Der Elektromotor 51 wird in eine Richtung drehend
angesteuert, daß sich die Gewindespindel 55 bzw. die Zahnstange 99 die Kolben
stange 84 in das Zylindergehäuse der Kolben-Zylinder-Einheit 81 hineinbewegt.
Der Hydraulikkolben 83 verdrängt Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 87 über
die Leitung 89 in den Zylinderraum 88. Dadurch wird der Ausgangskolben 85 des
Kraftübersetzers 80 und mit ihm die Einspritzachse 66 mitsamt der Schnecke 140,
in der Ansicht nach den Fig. 3 und 4 nach links bewegt. Für diese Bewegung
muß vom Hydraulikkolben 85 eine bestimmte Kraft aufgebracht werden. Die vom
Elektromotor 51 aufzubringende Kraft ist um einen Faktor kleiner, der gleich dem
Verhältnis der Größe der Wirkflächen der beiden Hydraulikkolben 85 und 83 ist.
Der vom Eingangskolben 83 zurückgelegte Weg ist um einen Faktor gleich dem
reziproken Verhältnis größer als der Weg des Ausgangskolbens 85. Durch Druk
kerfassung in einem der Zylinderräume 87 und 88 des hydraulischen Kraftüber
setzers kann ein gewünschter Einspritzdruck genau eingehalten werden.
Als Variante zu den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 ist
eine Antriebsvorrichtung denkbar, bei der die Schaltkupplung 53 durch eine stetig
verstellbare Kupplung ersetzt ist, wobei dann für die beiden Kupplungen zwei Ein
gangselemente vorhanden sind. Dann könnte beim Plastifizieren ein Staudruck
durch eine entsprechende Betätigung der Kupplung 53 eingestellt werden. Dazu
dreht dann der Elektromotor 51 zum Plastifizieren in eine Richtung, die der Dreh
richtung der Spindelmutter 57 bzw. des Zahnrades 98 beim Zurückfahren der Ge
windespindel 55 bzw. der Zahnstange 99 entgegengesetzt ist.
Ähnlich wie bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 kann
auch bei derjenigen nach Fig. 1 eine Bremse oder ein kleiner Staudruckmotor
verwendet werden, der auf die Spindelmutter 57 wirkt, um im plastifizierten Kunst
stoffmaterial einen Staudruck einzustellen. Die Kupplung 53 wäre dann während
des Plastifizierens offen. Der Elektromotor könnte schon während des Plastifizie
rens über die betätigte Kupplung 52 die Hydraulikkolben 27 und 37 verschieben,
um die Form zu schließen.
Auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 besitzt eine
Kunststoffspritzgießmaschine eine bewegliche Formaufspannplatte 10, die an ei
nem Maschinengestell geradlinig gegenüber einer ortsfesten Formaufspannplatte
9 verfahrbar geführt ist. Mit ihren Achsen in Verfahrrichtung ausgerichtet und sich
bezüglich der Mittelachse 11 der Form einander diametral gegenüberliegend sind
an der ortsfesten Formaufspannplatte 9 zwei erste Kolben-Zylinder-Einheiten 12
mit jeweils einem ersten Zylindergehäuse 13 und einem ersten Hydraulikkolben
14 befestigt. Eine Kolbenstange 15 an jedem Hydraulikkolben 14 geht durch die
ortsfeste Formaufspannplatte 9 hindurch und ist an ihrem Ende an der bewegli
chen Formaufspannplatte 10 befestigt. Jeder Hydraulikkolben 14 ist also wieder
um ein Differenzkolben, der das Innere seines Zylindergehäuses 13 in einen im
Querschnitt kreiszylindrischen, kolbenstangenabseitigen Zylinderraum 16 und ei
nen auf der Seite der Kolbenstange befindlichen (kolbenstangenseitigen) ringför
migen Zylinderraum 17 aufteilt. An den Zylinderraum 16 grenzt der Hydraulikkol
ben 14 mit einer kreisscheibenförmigen Wirkfläche 18 und an den Zylinderraum
mit einer ringförmigen Wirkfläche 19 an. Beide Zylinderräume 16 und 17 sind mit
Druckmittel gefüllt. Anders als bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1
bis 4 wird nun ein flüssiges Druckmittel zum Verfahren der Formaufspannplatte 10
in Richtung Schließen der Form den Zylinderräumen 17 und zum Verfahren der
Formaufspannplatte 10 in Richtung Öffnen den Zylinderräumen 16 der Kolben-
Zylinder-Einheiten 12 zugeführt und aus den jeweils anderen Zylinderräumen ver
drängt. Beim Schließen und Zuhalten der Form werden also die Kolbenstangen 15
auf Zug und beim Öffnen der Form auf Druck beansprucht.
Die Zufuhr und die Verdrängung von Druckmittel erfolgt wie bei den Ausführungs
beispielen nach den Fig. 1 bis 4 von und zu einer zweiten Kolben-Zylinder-
Einheit 24 und einer dritten Kolben-Zylinder-Einheit 25, die weitgehend so wie bei
den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 aufgebaut sind. Letztere
Einheit 25 weist demnach wieder ein gestellfestes Zylindergehäuse 36 auf, des
sen Innendurchmesser wesentlich kleiner, zum Beispiel dreimal kleiner als der
Innendurchmesser jedes Zylindergehäuses 13 ist. In dem Zylindergehäuse 36 ist
ein als Differenzkolben ausgebildeter Hydraulikkolben 37 axial beweglich, mit dem
eine aus dem Zylindergehäuse 36 herausragende Kolbenstange 38 verbunden ist
und der das Innere des Zylindergehäuses 36 abgedichtet in einen kolbenstangen
abseitigen, im Querschnitt kreiszylindrischen Zylinderraum 39 und einen kolben
stangenseitigen, ringförmigen Zylinderraum 40 aufteilt. An den Zylinderraum 39
grenzt der Hydraulikkolben 37 mit einer kreisscheibenförmigen Wirkfläche 41 und
an den Zylinderraum 40 mit einer ringförmigen Wirkfläche 42 an. Entsprechend
dem Unterschied in den Innendurchmessern der Zylindergehäuse 13 und 36 ist
die Wirkfläche 42 des Hydraulikkolbens 37 wesentlich kleiner als die Wirkfläche
19 der Hydraulikkolben 14. Ebenso ist die Wirkfläche 41 wesentlich kleiner als die
Wirkflächen 18.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 24 ist ringzylindrisch ausgebildet und umgibt die Kol
ben-Zylinder-Einheit 25. Sie besitzt ein gestellfestes Zylindergehäuse 26, das eine
äußere Zylinderwand und eine innere Zylinderwand umfaßt. Letztere ist zugleich
das Zylindergehäuse 36 der Kolben-Zylinder-Einheit 25. In dem Zylindergehäuse
26 ist ein als Differenzkolben ausgebildeter, ringförmiger Hydraulikkolben 27 axial
beweglich, mit dem eine aus dem Zylindergehäuse 26 in dieselbe Richtung wie
die Kolbenstange 38 des Hydraulikkolbens 37 herausragende büchsenartige Kol
benstange 28 verbunden ist und der das Innere des Zylindergehäuses 26 abge
dichtet in einen kolbenstangenabseitigen, größeren ringförmigen Zylinderraum 29
und einen auf der Seite der Kolbenstange 28 befindlichen, kleineren ringförmigen
Zylinderraum 30 aufteilt. An den Zylinderraum 29 grenzt der Hydraulikkolben 27
mit einer großen ringförmigen Wirkfläche 31 und an den Zylinderraum 30 mit einer
kleineren ringförmigen Wirkfläche 32 an. Die Wirkfläche 31 des Hydraulikkolbens
27 ist etwa so groß wie die Summe der Wirkflächen 18 der Hydraulikkolben 14.
Ebenso ist die Wirkfläche 32 etwa so groß wie die Summe der Wirkflächen 19.
Die Kolbenstange 38 tritt abgedichtet an einer Stirnseite 47 aus dem Zylinderge
häuse 36 heraus und verläuft dann innerhalb der hohlen, büchsenartigen Kolben
stange 28. Anders als bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4
verläßt die Kolbenstange 38 die hohle Kolbenstange 28 abgedichtet durch einen
Deckel hindurch, der dem Innenbund 33 der Ausführungsbeispiele aus den
Fig. 1 bis 4 entspricht und deshalb ebenfalls mit der Bezugszahl 33 versehen ist.
Der Deckel 33 ist radial über den Außenumfang der Kolbenstange 28 hinaus ver
größert. Wiederum ist wie der Spalt zwischen der Außenseite der Kolbenstange
28 und dem Zylindergehäuse 26 auch der Spalt zwischen der Innenseite des Hy
draulikkolben 27 bzw. der Kolbenstange 28 und dem Zylindergehäuse 36 abge
dichtet.
Somit ist innerhalb der hohlen Kolbenstange 28 und axial zwischen der Stirnseite
47 des Zylindergehäuses 36 und dem Deckel 33 der Kolbenstange 28 ein abge
schlossener Verdrängerraum 110 geschaffen, dessen Volumen sich verkleinert,
wenn die Kolbenstange 28 einfährt, und dessen Volumen sich vergrößert, wenn
die Kolbenstange 28 ausfährt. Die Bewegung der Kolbenstange 38 hat keinen
Einfluß auf das Volumen des Verdrängerraums. Dieser ist wie die Zylinderräume
der Kolben-Zylinder-Einheit 12, 24 und 25 mit Druckmittel gefüllt. Zu dem Ver
drängerraum 110 führt, teilweise durch das Zylindergehäuse 36 hindurch, eine
Leitung 111, die über ein zu ihr hin öffnendes Rückschlagventil 112 mit einer Nie
derdruckleitung 113 und über ein zu ihr hin sperrendes Rückschlagventil 114 mit
einer Hochdruckleitung 115 fluidisch verbindbar ist. An die Niederdruckleitung ist
ein Niederdruckhydrospeicher 116 und an die Hochdruckleitung ist ein durch ein
Speicherladeventil 117 abgesicherter Hochdruckspeicher 118 angeschlossen.
Somit kann beim Ausfahren der Kolbenstange 28 und sich vergrößerndem Ver
drängerraum 110 aus dem Niederdruckhydrospeicher über das Rückschlagventil
112 und die Leitung 111 Druckmittel in den Verdrängerraum 110 einströmen.
Beim Einfahren der Kolbenstange 28 wird über die Leitung 111 und das Rück
schlagventil 114 Druckmittel aus dem Verdrängerraum in den Hochdruckhydro
speicher verdrängt. Die Kolbenstange 28 kann somit als das Verdrängerelement
und das Zylindergehäuse 36 als das Gehäuse einer Plungerpumpe angesehen
werden, die insgesamt mit der Bezugszahl 120 bezeichnet ist und deren Saug
ventil das Rückschlagventil 112 und deren Druckventil das Rückschlagventil 114
ist.
Die Zylinderräume 16, 29 und 39 der Kolben-Zylinder-Einheiten 12, 24 und 25
sind bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 fluidisch offen zu
einander, so daß zwischen ihnen in jeder Betriebsphase ungehindert ein Aus
tausch von Druckflüssigkeit stattfinden kann. Die Zylinderräume 17 der Kolben-
Zylinder-Einheiten 12 sind über ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-
Sitzventil 43 mit dem Zylinderraum 30 der Kolben-Zylinder-Einheit 24 und über ein
weiteres elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Sitzventil 108 mit dem Zylin
derraum 40 der Kolben-Zylinder-Einheit 25 fluidisch verbindbar. In der Ruhestel
lung der beiden Ventile 43 und 108 sind die Zylinderräume 17 zu den Zylinder
räumen 30 und 40 leckagefrei abgesperrt. Der in den Zylinderräumen 16 herr
schende Druck wirkt dabei schließend auf die Ventilglieder der Ventile 43 und
108.
Schließlich ist ein drittes elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Sitzventil 121
vorhanden, das zwischen die Zylinderräume 16 und die Zylinderräume 17 der
Kolben-Zylinder-Einheiten 12 geschaltet ist. Wenn sich alle drei Ventile 43, 108
und 121 in ihrer Durchgangsstellung befinden, sind darüber die Zylinderräume 29,
30, 39 und 40 der Kolben-Zylinder-Einheiten 24 und 25 fluidisch miteinander ver
bunden.
Die beiden Kolbenstangen 28 und 38 der beiden Ausführungsbeispiele nach den
Fig. 5 und 6 sind über eine Koppelungseinrichtung 45, die nun als schaltbare
Magnetkupplung ausgebildet ist, fest miteinander verbindbar. Dazu ist an der Kol
benstange 38 außerhalb der Kolbenstange 28 eine Scheibe befestigt, die der
Scheibe 35 aus den Fig. 1 bis 4 entspricht, die eine elektrische Wicklung trägt
und die durch Magnetkraft am Deckel 33 der Kolbenstange 28 gehalten werden
kann. Somit kann von der Scheibe 35 die Kolbenstange 28 in die eine Richtung
durch Anlage der Scheibe am Deckel 33 formschlüssig mitgenommen werden. In
die andere Richtung ist eine Mitnahme der Kolbenstange 28 durch die Scheibe bei
eingeschaltetem Elektromagneten aufgrund der Magnetkraft möglich.
Die beiden Ausführungsbeispiele nach den Fig. 5 und 6 umfassen jeweils ei
nen elektromotorischen Antrieb 50, der wie bei den Ausführungsbeispielen nach
den Fig. 1 und 3 angeordnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6
dient der Elektromotor 51 wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 nur zum
Antrieb eines bewegbaren Glieds der Schließeinheit einer Kunststoffspritzgießma
schine. Dementsprechend umfaßt der elektromotorische Antrieb 50 des Ausfüh
rungsbeispiels nach Fig. 6 einen Elektromotor 51, der als Hohlwellenmotor mit
einer Hohlwelle 58 ausgebildet, die nur eine mit der Kolbenstange 38 verbundene
Gewindespindel 54 aufnimmt. Die Hohlwelle 58 ist innen mit einem Trapezgewin
de oder einem Kugelrollgewinde versehen. Die gegen Verdrehen gesicherte Ge
windespindel 54 trägt ein entsprechendes Gewinde außen und ist über dieses mit
der Hohlwelle 58 gekoppelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 dagegen wird der Elektromotor 51 wie
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 auch zum linearen und drehenden An
trieb der Schnecke 140 einer Einspritzeinheit verwendet. Die sich innerhalb eines
Plastifizierzylinders 65 befindliche Schnecke 140 ist Bestandteil einer Einspritz
achse 66, die eine Keilwelle 67 mit Keilnuten umfaßt. Auf der Keilwelle 67 sitzt
das Zahnrad 73, das mit Keilen in die Keilnuten der Keilwelle 67 eingreift. Somit
ist die Keilwelle 67 einerseits verdrehsicher mit dem Zahnrad 73 gekoppelt, kann
aber andererseits gegen das axial ortsfest gehaltene Zahnrad 73 axial verschoben
werden. Über das Zahnrad 73 kann also die Schnecke 140 wieder unabhängig
von ihrer axialen Position drehend angetrieben werden.
Der Elektromotor 51 hat bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine rotierenden Hohlwelle 58, damit eine Ge
windespindel 55, die zusammen mit einer Spindelmutter 57 einen Gewindetrieb
bildet, Baulänge sparend eintauchen kann. Die Gewindespindel 55 ist wiederum
gegen Verdrehen gesichert. Die Spindelmutter 57 dagegen ist das Ausgangsele
ment einer Schaltkupplung 53 und über diese und die Hohlwelle 58 von dem
Elektromotor 51 rotierend antreibbar. Das Eingangselement der Schaltkupplung
53 bildet eine Kupplungsscheibe 63, die nahe an dem Ende der Hohlwelle, an
dem die Gewindespindel 55 herausragt, axial verschiebbar, aber drehfest auf der
Hohlwelle 58 geführt ist. Die Spindelmutter 57 befindet sich auf der einen Seite
der Kupplungsscheibe 63 vor dem Ende der Hohlwelle und greift dort in die Ge
windespindel 55 ein. Über die Gewindespindel 55 kann die Schnecke 140 axial
bewegt werden.
Auf der anderen Seite der Kupplungsscheibe 63 ist auf der Hohlwelle 55 axial
ortsfest, aber drehbar ein Zahnrad 94 gelagert, das das Ausgangselement einer
dritten Schaltkupplung 95 ist, die als Eingangselement dieselbe Scheibe 63 wie
die Schaltkupplung 53 oder eine zweite Scheibe 63 hat. Das Zahnrad 94 befindet
sich, in Richtung der Achsen 23 und 11 gesehen, genau auf Höhe des Zahnrades
73. Die beiden Zahnräder 73 und 94 sind über einen Zahnriemen 96 miteinander
gekoppelt. Der Durchmesser des Zahnrades 94 ist größer als derjenige des Zahn
rades 73, so daß man eine Drehzahlübersetzung erhält.
Zwischen der Gewindespindel 55 und der Keilwelle 67 ist auch bei dem Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 5 ein hydraulischer Kraftübersetzer 80 eingefügt, der wie
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aussieht und eine Kolben-Zylinder-
Einheit 81 mit einem als Differenzkolben 83 ausgebildeten und über eine Kolben
stange 84 an der Spindel 55 befestigten Eingangskolben und eine Kolben-
Zylinder-Einheit 82 mit einem als Differenzkolben 85 ausgebildeten Ausgangskol
ben aufweist. Auf der einen Seite des Hydraulikkolbens 83 befindet sich der Zylin
derraum 87 und auf der anderen Seite der Zylinderraum 90. Der Hydraulikkolben
85 grenzt an den Zylinderraum 88, der fluidisch mit dem Zylinderraum 87 verbun
den ist, und an den Zylinderraum 91 an, der mit dem Zylinderraum 90 fluidisch
verbunden ist.
Die Antriebsvorrichtung nach Fig. 5 weist noch mehrere Hydraulikzylinder für
sogenannte Nebenbewegungen auf. Gezeigt ist ein Auswerferzylinder 125, der an
der beweglichen Formaufspannplatte 10 befestigt ist, ein Düsenverfahrzylinder
126, mit dem das gesamte Einspritzaggregat und damit auch die Einspritzdüse an
die ortsfeste Formaufspannplatte 9 heran- und davon weggefahren werden kann,
und ein Kernzugzylinder 127. Diese Hydraulikzylinder sind nach Richtung und Ge
schwindigkeit jeweils von einem proportional verstellbaren 4/3-Wegeventil 128
steuerbar. Dabei fließt ihnen Druckmittel aus dem Hochdruckhydrospeicher 118
zu. Druckmittelquelle für diese hydraulischen Verbraucher 125, 126 und 127 ist
somit letztendlich die Plungerpumpe 120. Aus den Hydraulikzylindern verdrängtes
Druckmittel fließt zurück zum Niederdruckhydrospeicher 116.
Um während des Plastifizierens von Kunststoff darin einen gewissen Staudruck
erzeugen zu können, weist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 noch einen als
Differenzzylinder ausgebildeten Staudruckzylinder 130 auf. Dieser ist achsgleich
an die Kolben-Zylinder-Einheit 82 angebaut und hat einen Differenzkolben 131 mit
einer Kolbenstange 132, die in die Kolben-Zylinder-Einheit 82 hineinragt und darin
an dem Hydraulikkolben 85 befestigt ist. Der Differenzkolben 131 teilt das Innere
des Hydraulikzylinders 130 in einen kolbenstangenseitigen, ringförmigen Zylinder
raum 133 und in einen kolbenstangenabseitigen, kreiszylindrischen Zylinderraum
134 auf. Auch der Hydraulikzylinder 130 ist von einem proportional verstellbaren
Wegeventil 128 steuerbar, das einerseits an den Hochdruckhydrospeicher 118
und andererseits an den Niederdruckhydrospeicher 116 angeschlossen ist. Wird
dabei nur ein gedrosselter Ablauf von Druckmittel aus dem Zylinderraum 134 er
laubt, so baut sich ein Staudruck größer Atmosphärendruck auf. Wird dagegen
der Zylinderraum 133 mit Druck beaufschlagt, kann der Staudruck kleiner als At
mosphärendruck gemacht werden.
Auch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 hat einen Auswerferzylinder 125, ei
nen Düsenverfahrzylinder 126 und einen Kernzugzylinder 127, von denen jeder
über ein Wegeventil 128 mit dem Hochdruckhydrospeicher 118 und dem Nieder
druckhydrospeicher 116 fluidisch verbindbar ist. Anders als bei dem Ausführungs
beispiel nach Fig. 5 ist nun die Kolben-Zylinder-Einheit 82 nicht mit einer weite
ren Kolben-Zylinder-Einheit in einem geschlossenen hydraulischen Kreis ange
ordnet. Die Kolben-Zylinder-Einheit 82 mit dem die zwei Zylinderräume 88 und 91
voneinander trennenden Differenzkolben 85 ist vielmehr über ein weiteres propor
tional verstellbares Wegeventil 128 ansteuerbar und mit den Hydrospeichern 116
und 118 fluidisch verbindbar. Der Hydraulikkolben 85 liegt in Flucht mit der sich in
dem Plastifizierzylinder 65 befindlichen Plastifizier- und Einspritzschnecke 140.
Zwischen dieser und dem Hydraulikkolben 85 sind folgende weitere Teile oder
Komponenten angeor 24076 00070 552 001000280000000200012000285912396500040 0002010135516 00004 23957dnet, die mit dem Hydraulikkolben und der Schnecke eine
axial verschiebbare Einspritzachse 66 bilden. Einer an dem Hydraulikkolben 85
befestigten und aus dem Zylindergehäuse 82 herausragenden Kolbenstange 86
folgt ein Axiallager 145, dem eine Keilwelle 67, der eine Gewindespindel 141 und
der ein Freilauf 142. Das Axiallager 145 läßt es zu, daß sich die Keilwelle 67 ohne
ein Mitdrehen der Kolbenstange 86 drehen kann.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist seitlich von Keilwelle 67 und
Gewindespindel 141 ein kleiner elektrischer Normmotor 71 mit Drehzahlregelung
angeordnet, der auf seiner Welle ein Ritzel 72 trägt, das mit einem auf der Keil
welle 14 sitzenden im Durchmesser größeren und axial ortsfest drehbar gelager
ten Zahnrad 73 über einen Zahnriemen 96 gekoppelt ist. Das Zahnrad 73 greift
mit Keilen in die Keilnuten der Keilwelle 67 ein. Somit ist die Keilwelle 67 einer
seits verdrehsicher mit dem Zahnrad 73 gekoppelt, kann aber andererseits gegen
das axial ortsfest gehaltene Zahnrad axial verschoben werden. Von dem Elektro
motor 71 kann also die Schnecke unabhängig von ihrer axialen Position drehend
angetrieben werden.
Die Gewindespindel 141 wirkt mit einer Spindelmutter 143 zusammen, die axial
ortsfest drehbar gelagert ist und die von einer Bremse 144 gegen Drehung blok
kiert werden kann.
In den Fig. 5 und 6 ist der Teil der Antriebsvorrichtung für die bewegliche
Formaufspannplatte 10 in einem Zustand gezeigt, in dem die Form einer Kunst
stoffspritzgießmaschine geöffnet ist. Soll nun die Form geschlossen werden, so
wird der Elektromotor 51 so gesteuert, daß sich die Hohlwelle 58 in eine solche
Richtung dreht, daß die Gewindespindel 54 weiter in die Hohlwelle hineinfährt.
Dabei ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 die Kupplung 52 geschlossen.
Außerdem ist die Magnetkupplung 45 wirksam. Die Gewindespindel 54 verschiebt
die Kolbenstange 38 mitsamt Hydraulikkolben 37 und über die Magnetkupplung
45 auch den Hydraulikkolben 27. Die Ventile 43 und 108 sind offen. Das Ventil
121 ist geschlossen. Aus den Zylinderräumen 30 und 40 wird Druckflüssigkeit in
die Zylinderräume 17 der Kolben-Zylinder-Einheiten 12 verdrängt, so daß die Kol
benstangen 15 der Hydraulikkolben 14 einfahren und sich die Formaufspannplatte
10 in Schließrichtung bewegt. Die Bewegung der Formaufspannplatte 10 ist
schnell, da wegen der großen Wirkfläche 32 des Hydraulikkolbens 27 viel Druck
flüssigkeit aus dem Zylinderraum 30 verdrängt wird. Die beim Einfahren der Kol
benstangen 15 der Hydraulikkolben 14 aus den Zylinderraum 16 verdrängte
Druckflüssigkeit wird von den Zylinderräumen 29 und 39 ohne Druckerhöhung
aufgenommen. Während der Bewegung der Kolbenstange 28 vergrößert sich der
Verdrängerraum 110, so daß ihm aus dem Niederdruckhydrospeicher 116, in dem
zum Beispiel ein Druck bis zu 10 bar herrscht, Druckmittel zuströmt.
Wenn die Form geschlossen ist, schließt das Ventil 43, so daß die sich im Zylin
derraum 30 befindliche Druckflüssigkeit eingesperrt ist. Außerdem wird die Ma
gnetkupplung 45 abgeschaltet. Im folgenden wird nur noch der Hydraulikkolben 37
mit der kleinen Wirkfläche 42 verschoben und dadurch ein hoher Druck in den
Zylinderräumen 17 aufgebaut, der an den Wirkflächen 19 der Hydraulikkolben 14
eine hohe Schließkraft für die Form erzeugt. Nach dem Aufbau des hohen Drucks
wird das Ventil 108 geschlossen, so daß dieser hohe Druck auch dann erhalten
bleibt, wenn der Gewindetrieb nicht selbsthemmend ist und vom Elektromotor 51
keine Abstützkraft aufgebracht wird.
Zum Öffnen der Form wird zunächst das Ventil 108 geöffnet. Der Elektromotor 51
wird in umgekehrter Drehrichtung angetrieben, so daß die Gewindespindel 54
wieder aus der in die Hohlwelle 58 herauswandert. Dabei wird zuerst nur der Hy
draulikkolben 37 mitgenommen und dabei die Druckflüssigkeit in den Zylinder
räumen 17 dekomprimiert. Dann wird auch das Ventil 43 geöffnet. Stößt dann die
Scheibe 35 gegen die Kolbenstange 28, fahren beide Hydraulikkolben 27 und 37
zurück und verdrängen Druckflüssigkeit aus den Zylinderräumen 29 und 39 in die
Zylinderräume 16, so daß die Hydraulikkolben 14 die Kolbenstangen 15 ausfahren
und die bewegliche Formaufspannplatte 10 in Öffnungsstellung bringen. Da sich
dabei bei der Verdrängerraum 110 verkleinert, wird in ihm enthaltenes Druckmittel
über das Rückschlagventil 114 in den Hochdruckhydrospeicher 118 verdrängt.
Jeder Maschinenzyklus bedeutet somit auch einen Zyklus der Plungerpumpe 120.
Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 tritt im Mittel der
höhere Druck in den kolbenstangenseitigen Zylinderräumen 17, 30 und 40 auf.
Eine innere Leckage wird also von den kolbenstangenseitigen Zylinderräumen aus
in die kolbenstangenabseitigen Zylinderräume 16, 29 und 39 erfolgen. Dadurch
werden der zweite und der dritte Hydraulikkolben 27 und 37 während des Betriebs
im Sinne einer allmählichen Verkleinerung der kolbenstangenseitigen Zylinder
räume 30 und 40 driften. Diese Drift wird regelmäßig ausgeglichen. Dazu wird die
bewegliche Formaufspannplatte 10 bis auf einen mechanischen Anschlag in eine
vollständig geöffnete Position gefahren. Anschließend wird das Ventil 121 geöff
net, woraufhin die Hydraulikkolben 27 und 37 in die der vollständig geöffneten
Formaufspannplatte 10 entsprechende Position gefahren werden. Dann wird das
Ventil 121 wieder in seine Sperrstellung geschaltet. Die Einstellung ist beendet.
Um Kunststoffgranulat zu plastifizieren, wird bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 5 die Schaltkupplung 95 betätigt und der Elektromotor 51 in die eine Rich
tung drehend angesteuert. Über die Kupplungsscheibe 63 wird das Zahnrad 94
und über den Zahnriemen 96 und das Zahnrad 73 die Schnecke 140 drehend an
getrieben. Dadurch wird Kunststoffmaterial vor das Ende der Schnecke gefördert.
Dort entsteht ein Staudruck, der zu einer Rückwärtsbewegung der Schnecke und
des Hydraulikkolbens 85 im Sinne einer Verkleinerung des Zylinderraums 88 führt.
Aus dem Zylinderraum 88 wird Druckflüssigkeit über die Leitung 89 in den Zylin
derraum 81 verdrängt und dadurch der Hydraulikkolben 83 einschließlich Gewin
despindel 55 bzw. Zahnstange 99 verschoben. Dies geschieht bei geöffneter
Schaltkupplung 53. Ohne weitere Maßnahmen wäre der Staudruck undefiniert.
Ein gewünschter Staudruck wird mit dem Staudruckzylinder 130 durch entspre
chende Ansteuerung des zugehörigen Wegeventils 128 eingestellt. Erfassen läßt
sich der Staudruck zum Beispiel durch eine Messung des in den Zylinderräumen
133 und 134 des Staudruckzylinders herrschenden Drucks.
Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form ist die Schaltkupplung 95 offen und
die Schaltkupplung 53 betätigt. Der Elektromotor 51 wird in eine Richtung drehend
angesteuert, daß sich die Gewindespindel 55 die Kolbenstange 84 in das Zylin
dergehäuse der Kolben-Zylinder-Einheit 81 hineinbewegt. Der Hydraulikkolben 83
verdrängt Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 87 über die Leitung 89 in den
Zylinderraum 88. Dadurch wird der Ausgangskolben 85 des Kraftübersetzers 80
und mit ihm die Einspritzachse 66 mitsamt der Schnecke 140, in der Ansicht nach
Fig. 6 nach links bewegt. Der Staudruckzylinder 130 kann dabei unterstützend
wirken, wozu sein Zylinderraum 134 über das zugehörige Wegeventil 128 mit dem
Hochdruckhydrospeicher 118 und sein Zylinderraum 133 mit dem Niederdruckhy
drospeicher verbunden ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird zum Plastifizieren von Kunststoff
die Schnecke 140 über die Keilwelle 67 und die wirksame Freilaufkupplung 142
von dem in eine erste Richtung drehenden Elektromotor 71 angetrieben. Dadurch
wird Kunststoffmasse in den Raum vor das Ende der Schnecke gefördert. Die
Spindelmutter 143 kann frei drehen. Die Schnecke 140 und mit dieser die ge
samte Einspritzachse 66 und der Hydraulikkolben 85 werden durch den sich in
dem Raum vor der Schnecke aufbauenden Staudruck rückwärts in Richtung des
Pfeiles A belastet. Für den Staudruck ist eine bestimmte Höhe oder ein bestimm
ter Höhenverlauf gewünscht. Zu diesem Zweck wird, geregelt über das der Kol
ben-Zylinder-Einheit 82 zugeordnete Wegeventil 128, in dem Zylinderraum 88 ein
bestimmter Druck aufrechterhalten.
Ist genügend Kunststoff plastifiziert, wird die Drehrichtung des Elektromotors 71
umgekehrt. Die Bremse 144 fällt ein und blockiert die Spindelmutter 143 gegen
Drehung. Durch die Drehung des Elektromotors 71 wandert nun die Gewinde
spindel 141 axial vorwärts. Die Schnecke 140 wird ohne Drehbewegung aufgrund
der jetzt nicht wirksamen Freilaufkupplung axial bewegt. Währenddessen ist über
das Wegeventil 128 der Zylinderraum 88 der Kolben-Zylinder-Einheit 82 mit dem
Hochdruckhydrospeicher 118 und der Zylinderraum 91 mit dem Niederdruckhy
drospeicher 116 verbunden. Durch die dadurch auf den Hydraulikkolben 85 wir
kende Kraft werden der Gewindetrieb zwischen der Gewindespindel 141 und der
Spindelmutter 143 und der Elektromotor 71 entlastet. Dieser bestimmt die Ge
schwindigkeit der axialen Bewegung und damit den Einspritzdruck. Die von dem
Hydraulikzylinder ausgeübte Kraft ist vorzugsweise kleiner als die zum Einspritzen
notwendige Kraft, so daß der Elektromotor 71 antreibend wirkt. Ist die vom Hy
draulikzylinder 82 ausgeübte Kraft zu groß, so muß der Elektromotor 71 bremsen.
Es ist leicht einsichtig, daß die Ausbildung des Einspritzaggregates gemäß Fig. 6
mit einem Elektromotor, von dem die Schnecke zum Plastifizieren von Kunststoff
gedreht wird und der beim Einspritzen die axiale Bewegung der Schnecke mit hy
draulischer Unterstützung feinsteuert auch bei einer völlig anderen Antriebsvor
richtung für die Schließeinheit als sie in Fig. 6 gezeigt ist, vorteilhaft ist. Auch
könnte die Kolben-Zylinder-Einheit 82 auch von einem üblichen Hydraulikaggregat
mit einer Axialkolbenpumpe oder einer Radialkolbenpumpe mit Druckmittel ver
sorgt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind anders als bei demjenigen nach
Fig. 5 Plastifizieren von Kunststoff und Öffnen oder Schließen der Form zeitlich
parallel zueinander möglich. Kupplungen entfallen.
Die Integration einer Plungerpumpe 120 in die aus den beiden Kolben-Zylinder-
Einheiten 24 und 25 bestehende Baueinheit ist, wie das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 7 zeigt, auch dann möglich, wenn die Wirkrichtung der Hydraulikkolben 27
und 37 gleich derjenigen aus den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 werden die Hydraulikkolben 27 und 37
zum Schließen einer Form also im Sinne einer Verkleinerung der Zylinderräume
29 und 39 verschoben. Die fluidischen Verbindungen der Zylinderräume 29 und
39 mit den Zylinderräumen eines Schließzylinders sind gleich denjenigen aus den
Fig. 1 bis 4. Der konstruktive Äufbau der aus den beiden Kolben-Zylinder-
Einheiten 24 und 25 bestehenden Baueinheit aus Fig. 7 ist weitgehend gleich
demjenigen aus den Fig. 1, 2 oder 3, so daß hier auf die entsprechenden Be
schreibungsteile verwiesen werden kann und nur auf die Unterschiede eingegan
gen sei.
Es ist die Kolbenstange 38 des Hydraulikkolbens 37 über die sich innerhalb der
Kolbenstange 28 befindlichen Scheibe 35 hinaus in Richtung auf den nicht ge
zeigten Elektromotor verlängert, so daß die Gewindespindel 54 erst in einem Ab
stand zu der Scheibe 35 beginnt. Der Durchmesser der Kolbenstange 38 ist auf
der einen Seite der Scheibe 35 genauso groß wie auf der anderen Seite. Außer
dem ist die Kolbenstange 28 wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig.
5 und 6 büchsenartig ausgebildet und mit einem Boden versehen, der dem Bund
33 aus Fig. 1 entspricht und deshalb mit derselben Bezugszahl versehen ist und
durch den die Kolbenstange 28 abgedichtet hindurch tritt. Dadurch ist innerhalb
der Kolbenstange 28 axial zwischen deren Boden 33 und der Stirnseite 47 des
Zylindergehäuses 36 ein geschlossener Raum entstanden, dessen Volumen sich
bei einer Verschiebung des Hydraulikkolben 27 ändert. Der Raum ist mit Druck
mittel gefüllt und bildet einen Verdrängerraum 110 einer Plungerpumpe 120. Zu
dem Verdrängerraum 110 führt, teilweise durch das Zylindergehäuse 36 hindurch,
eine Leitung 111, die über ein zu ihr hin öffnendes Rückschlagventil 112 mit einer
Niederdruckleitung 113 und, anstelle eines Niederdruckhydrospeichers wie in den
Fig. 5 und 6, mit einem Tank 146 und über ein zu ihr hin sperrendes Rück
schlagventil 114 mit einer Hochdruckleitung 115 und einem Hochdruckhydrospei
cher 118 fluidisch verbindbar ist. Bei einer Verschiebung nur des Hydraulikkolbens
37 ändert sich das Volumen des Verdrängerraums 110 nicht, da die Kolbenstange
28 zu beiden Seiten der Scheibe 35 den gleichen Durchmesser hat.
Die Scheibe 35 ist Teil einer Magnetkupplung 45, deren elektrische Wicklung in
den Boden 33 der Kolbenstange 28 eingelassen ist. Während des Schließens der
Form einer Kunststoffspritzgießmaschine ist die Magnetkupplung wirksam, so daß
beim Einfahren der Kolbenstange 38 in das Zylindergehäuse 36 die Kolbenstange
28 und damit der Hydraulikkolben 27 mitgenommen werden. Wenn die Form ge
schlossen ist, wird die Magnetkupplung abgeschaltet und nur noch der Hydraulik
kolben 37 weiterbewegt, um den hohen Zuhaltedruck aufzubauen. Beim Öffnen
der Form stößt beim Zurückfahren des Hydraulikkolbens 37 die Scheibe 35 innen
an den Boden 33. Der Hydraulikkolben 27 wird sodann formschlüssig mitgenom
men.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführung der Zylinder-Kolben-Einheiten 24 und 25 mit
einer Magnetkupplung 45 dargestellt, wobei sich diese nun nicht zwischen vom
Antriebsmotor unterschiedlich bewegbaren Hydraulikkolben, sondern zwischen
den zugehörigen Zylindergehäusen befindet ist. Während bei den Ausführungs
beispielen nach den Fig. 5 bis 7 die beiden Zylindergehäuse 26 und 36 orts
fest zum Maschinengestell angeordnet sind und im Krafthub der hohe Druck da
durch aufgebaut wird, daß der Hydraulikkolben 27 relativ zu seinem Zylinderge
häuse 26 ruht und nur noch der Hydraulikkolben 37 weiterbewegt wird, ist bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 das eine Zylindergehäuse nach Lösen der Ma
gnetkupplung 45 mit dem zugehörigen Hydraulikkolben mitbewegbar, so daß kei
ne Volumenänderung der entsprechenden Druckräume mehr stattfindet. Das
Prinzip, den gesamten Verdrängungsraum dadurch zu verkleinern, daß nach dem
Schalten einer Kupplung zwischen dem einen Hydraulikkolben und dem zugehöri
gen Zylindergehäuse keine relative Bewegung mehr stattfindet, ist bei den Aus
führungsbeispielen nach den Fig. 5 bis 8 gleich. Insofern stellt die Wirkungs
Weise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8 lediglich eine kinematische Umkeh
rung der Wirkungsweise der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 5 bis 7 dar.
Ein deutlicher Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 und
den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 bis 7 besteht auch darin, daß
nach Fig. 8 die Zylinder-Kolben-Einheiten 24 und 25 in mehr aufgelöster Bau
weise realisiert sind, nicht konzentrisch zueinander angeordnet sind und daß meh
rere, insbesondere zwei Kolben-Zylinder-Einheiten 25 vorhanden sind, die mehr
zählig symmetrisch zu einer Kolben-Zylinder-Einheit 24 liegen.
Im einzelnen ist die Kolben-Zylinder-Einheit 24 ein einfacher Differentialzylinder
mit dem Zylindergehäuse 26 und dem darin befindlichen Differenzkolben als Hy
draulikkolben 27, von dem einseitig die Kolbenstange 28 abgeht. Der Hydraulik
kolben 27 grenzt kolbenstangenseitig mit der ringförmigen Wirkfläche 32 an den
Druckraum 30 und kolbenstangenabseitig mit der kreisscheibenförmigen Wirkflä
che 31 an den Druckraum 29 an. Einander bezüglich der Kolben-Zylinder-Einheit
24 diametral gegenüberliegend sind zwei Kolben-Zylinder-Einheiten 25 vorhan
den, von denen jede ebenfalls ein einfacher Differentialzylinder mit einem Zylin
dergehäuse 36 und mit einem Differenzkolben als Hydraulikkolben 37 ist. Von
diesen geht einseitig jeweils die Kolbenstange 38 ab. Jeder Hydraulikkolben 37
grenzt kolbenstangenseitig mit der ringförmigen Wirkfläche 42 an den Druckraum
40 und kolbenstangenabseitig mit der kreisscheibenförmigen Wirkfläche 41 an
den Druckraum 39 an. Die drei Kolbenstangen sind über eine Traverse 151 fest
miteinander und mit einer Gewindespindel 54 verbunden, die von einem nicht nä
her dargestellten Antriebsmotor verfahrbar ist. Durch die nicht konzentrische An
ordnung der Kolben-Zylinder-Einheiten 24 und 25 ist die Gewindespindel gegen
Verdrehen gesichert.
Das Zylindergehäuse 26 ist mit Laschen 153 versehen, mit denen es auf den Zy
lindergehäusen 36 längsgeführt ist. Vor der Bodenseite des Zylindergehäuses 26
erstreckt sich von Zylindergehäuse 25 zu Zylindergehäuse 25 ein Träger 152, an
dem elektrischen Teile der magnetischen Schaltkupplung 45 befestigt sind. Diese
vermag in ihrem einen Schaltzustand das Zylindergehäuse 26 festzuhalten, so
daß dieses wie die Zylindergehäuse 36 ortsfest zum Maschinengestell ist. Im an
deren Zustand der Magnetkupplung 45 kann das Zylindergehäuse 26 längs der
Zylindergehäuse 36 bewegt werden. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind
also wesentliche Teile der Magnetkupplung 45 ortsfest angeordnet.
Bei einer Antriebsvorrichtung mit zweiten und dritten Kolben-Zylinder-Einheiten 24
und 25 nach Fig. 8 ist während des Schließens der Form einer Kunststoffspritz
gießmaschine die Magnetkupplung 45 wirksam, so daß beim Ausfahren der Kol
benstangen 28 und 38 außer den Zylindergehäusen 36 auch das Zylindergehäuse
26 ruht. Aus den Druckräumen 30 und 40 wird Druckflüssigkeit in die Zylinder
räume 17 nach den Fig. 5 und 6 verdrängt, so daß die Kolbenstangen 15 der
Hydraulikkolben 14 einfahren und sich die Formaufspannplatte 10 in Schließrich
tung bewegt. Die Bewegung der Formaufspannplatte 10 ist schnell, da wegen der
großen Wirkfläche 32 des Hydraulikkolbens 27 viel Druckflüssigkeit aus dem Zy
linderraum 30 verdrängt wird. Die beim Einfahren der Kolbenstangen 15 der Hy
draulikkolben 14 aus den Zylinderraum 16 verdrängte Druckflüssigkeit wird von
den Zylinderräumen 29 und 39 ohne Druckerhöhung aufgenommen.
Wenn die Form geschlossen ist, schließt das Ventil 43 aus Fig. 5 oder 6, so daß
die sich im Zylinderraum 30 befindliche Druckflüssigkeit eingesperrt ist. Außerdem
wird die Magnetkupplung 45 abgeschaltet. Im folgenden wird das Zylindergehäuse
26 mit dem Hydraulikkolben 27 mitbewegt, ohne daß sich der Druck im Druck
raum 30 verändern würde. Wirksam sind nur noch die beiden Hydraulikkolben 37
mit den kleinen Wirkflächen 42, so daß bei begrenzter Belastung der Gewinde
spindel 54 und des Antriebsmotors ein hoher Druck in den Zylinderräumen 17
aufgebaut wird, der an den Wirkflächen 19 der Hydraulikkolben 14 eine hohe
Schließkraft für die Form erzeugt. Nach dem Aufbau des hohen Drucks wird das
Ventil 108 geschlossen, so daß dieser hohe Druck auch dann erhalten bleibt,
wenn der Gewindetrieb nicht selbsthemmend ist und vom Antriebsmotor keine
Abstützkraft aufgebracht wird.
Zum Öffnen der Form wird zunächst das Ventil 108 geöffnet. Der Antriebsmotor
wird in umgekehrter Drehrichtung angetrieben und wandert zusammen mit den
Hydraulikkolben 27 und 37, nach Fig. 8 betrachtet, nach links. Dabei wird zuerst
das Zylindergehäuse 26 an den Träger 152 herangebracht, währenddessen die
Druckflüssigkeit in den Zylinderräumen 17 dekomprimiert wird, und verbleibt dann
mitsamt den Zylindergehäusen 36 in Ruhe. Dann wird auch das Ventil 43 geöff
net. Im folgenden werden alle drei Hydraulikkolben 27 und 37 relativ zu den Zylin
dergehäusen bewegt und dadurch die bewegliche Formaufspannplatte 10 in Öff
nungsstellung bringen.
Vor dem nächsten Schließhub wird die Magnetkupplung 45 wieder wirksam ge
schaltet.
Claims (37)
1. Antriebsvorrichtung, insbesondere für ein bewegbares Glied (10, 66) der
Schließeinheit, der Einspritzeinheit oder der Auswerfereinheit einer Kunst
stoffspritzgießmaschine,
mit einer ein geradlinig bewegbares Ausgangselement (54) und einen Elektromo tor (51) aufweisenden elektromotorischen Antriebseinheit (50) und
mit wenigstens einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit (12), die ein erstes Zylinder gehäuse (13) und einen ersten Hydraulikkolben (14) aufweist, der mit einer ersten Wirkfläche (18, 19) einen mit Druckflüssigkeit gefüllten ersten Zylinderraum (16, 17) begrenzt und in der Kraftkette zwischen dem Ausgangselement (54) der elek tromotorischen Antriebseinheit (50) und dem bewegbaren Bauteil (10, 66) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit (24) vorhan den ist, die ein zweites Zylindergehäuse (26) und einen zweiten Hydraulikkolben (27) aufweist, der mit einer zweiten Wirkfläche (31, 32) einen zweiten mit Druck flüssigkeit gefüllten Zylinderraum (29, 30) begrenzt,
daß eine dritte Kolben-Zylinder-Einheit (25) vorhanden ist, die ein drittes Zylinder gehäuse (36) und einen dritten Hydraulikkolben (37) aufweist, der mit einer dritten Wirkfläche (41, 42) einen dritten mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinderraum (39, 40) begrenzt und dessen Wirkfläche (41, 42) wesentlich kleiner als die erste Wirkfläche (18, 19) und die zweite Wirkfläche (31, 32) ist,
daß eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten Zylinderraum (16, 17) und dem zweiten Zylinderraum (29, 30) über ein Ventil (43) steuerbar ist, und daß vom Elektromotor (51) über das Ausgangselement (54) für eine Stellbe wegung des bewegbaren Bauteils (10, 66) der zweite Hydraulikkolben (27) bei offenem Ventil (43) im Sinne eines Verdrängens von Druckflüssigkeit aus dem zweiten Zylinderraum (29, 30) in den ersten Zylinderraum (16, 17) verschiebbar ist und für die Ausübung einer großen Kraft auf das bewegbare Bauteil (10, 66) der dritte Hydraulikkolben (37) bei geschlossenem Ventil (43) im Sinne eines Ver drängens von Druckflüssigkeit aus dem dritten Zylinderraum (39, 40) in den ersten Zylinderraum (16, 17) verschiebbar ist.
mit einer ein geradlinig bewegbares Ausgangselement (54) und einen Elektromo tor (51) aufweisenden elektromotorischen Antriebseinheit (50) und
mit wenigstens einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit (12), die ein erstes Zylinder gehäuse (13) und einen ersten Hydraulikkolben (14) aufweist, der mit einer ersten Wirkfläche (18, 19) einen mit Druckflüssigkeit gefüllten ersten Zylinderraum (16, 17) begrenzt und in der Kraftkette zwischen dem Ausgangselement (54) der elek tromotorischen Antriebseinheit (50) und dem bewegbaren Bauteil (10, 66) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit (24) vorhan den ist, die ein zweites Zylindergehäuse (26) und einen zweiten Hydraulikkolben (27) aufweist, der mit einer zweiten Wirkfläche (31, 32) einen zweiten mit Druck flüssigkeit gefüllten Zylinderraum (29, 30) begrenzt,
daß eine dritte Kolben-Zylinder-Einheit (25) vorhanden ist, die ein drittes Zylinder gehäuse (36) und einen dritten Hydraulikkolben (37) aufweist, der mit einer dritten Wirkfläche (41, 42) einen dritten mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinderraum (39, 40) begrenzt und dessen Wirkfläche (41, 42) wesentlich kleiner als die erste Wirkfläche (18, 19) und die zweite Wirkfläche (31, 32) ist,
daß eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten Zylinderraum (16, 17) und dem zweiten Zylinderraum (29, 30) über ein Ventil (43) steuerbar ist, und daß vom Elektromotor (51) über das Ausgangselement (54) für eine Stellbe wegung des bewegbaren Bauteils (10, 66) der zweite Hydraulikkolben (27) bei offenem Ventil (43) im Sinne eines Verdrängens von Druckflüssigkeit aus dem zweiten Zylinderraum (29, 30) in den ersten Zylinderraum (16, 17) verschiebbar ist und für die Ausübung einer großen Kraft auf das bewegbare Bauteil (10, 66) der dritte Hydraulikkolben (37) bei geschlossenem Ventil (43) im Sinne eines Ver drängens von Druckflüssigkeit aus dem dritten Zylinderraum (39, 40) in den ersten Zylinderraum (16, 17) verschiebbar ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventil (43) ein Sitzventil ist, durch das der erste Zylinderraum (16, 17) zum zwei
ten Zylinderraum (29, 30) hin leckagefrei absperrbar ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (24) und die dritte Kolben-Zylinder-Einheit
(25) zu einer gemeinsam handhabbaren Baueinheit zusammengefaßt sind.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der dritte Hydraulikkolben (37) vom Elektromotor (51) über eine Stange (38)
verschiebbar ist, die in einem hohlen Bauteil (28) verläuft, über das der zweite
Hydraulikkolben (27) vom Elektromotor (51) verschiebbar ist.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Kolben-Zylinder-Einheit (24) einen Ringzylinder (26, 36) und einen darin
befindlichen Ringkolben (27) besitzt und daß der dritte Hydraulikkolben (37) durch
den Ringkolben (27) hindurch vom Elektromotor (51) verschiebbar ist.
6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich
die dritte Kolben-Zylinder-Einheit (25) innerhalb der zweiten Kolben-Zylinder-
Einheit (24) befindet.
7. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Hydraulikkolben (14) vom Elektromotor (51) in zwei
entgegengesetzte Richtungen bewegbar ist.
8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Hydraulikkolben (14) ein Differenzkolben mit einem der ersten Wirkfläche
(18) abgelegenen ersten ringförmigen Zylinderraum (17) ist, daß der zweite Hy
draulikkolben (27) ein Differenzkolben mit einem der zweiten Wirkfläche (31) ab
gelegenen zweiten ringförmigen Zylinderraum (30) ist und daß die ringförmigen
Zylinderräume (17, 30) fluidisch offen zueinander sind.
9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
dritte Hydraulikkolben (37) ein Differenzkolben mit einem der dritten Wirkfläche
(41) abgelegenen dritten ringförmigen Zylinderraum (40) ist, der zu den anderen
ringförmigen Zylinderräumen (17, 30) fluidisch offen ist.
10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Hydraulikkolben (14) ein Differenzkolben mit einem durch die erste Wirkflä
che (19) begrenzten ersten ringförmigen Zylinderraum (17) und einem der ersten
Wirkfläche (19) abgelegenen Zylinderraum (16) ist, daß der zweite Hydraulikkol
ben (27) ein Differenzkolben mit einem durch die zweite Wirkfläche (32) begrenz
ten zweiten ringförmigen Zylinderraum (30) und einem der zweiten Wirkfläche (32)
abgelegenen Zylinderraum (29) ist und daß die den Wirkflächen (19, 32) abgele
genen Zylinderräume (16, 29) fluidisch offen zueinander sind.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der dritte Hydraulikkolben (37) ein Differenzkolben mit einem durch die dritte
Wirkfläche (42) begrenzten dritten ringförmigen Zylinderraum (40) und einem der
dritten Wirkfläche (42) abgelegenen Zylinderraum (39) ist, der zu den anderen
den Wirkflächen (19, 32) abgelegenen Zylinderräumen (16, 29) fluidisch offen ist.
12. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (24) und die dritte Kolben-
Zylinder-Einheit (25) in Flucht mit der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (12) ange
ordnet sind.
13. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (24) und die dritte Kolben-
Zylinder-Einheit (25) seitlich neben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (12) ange
ordnet.
14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Kolben-Zylinder-Einheit (12) einerseits und die zweite Kolben-
Zylinder-Einheit (24) und dritte Kolben-Zylinder-Einheit (25) andererseits getrennte
Baugruppen sind.
15. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich
net, daß die drei Kolben-Zylinder-Einheiten (12, 24, 25) zu einer einzigen Bau
gruppe zusammengefaßt sind.
16. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß durch ein zusammen mit dem zweiten Hydraulikkolben (27)
bewegbares Verdrängerelement (28) Druckfluid über ein Druckventil (114) aus
einem Verdrängerraum (110) in einen Hochdruckhydrospeicher (118) verdrängbar
und über ein Saugventil (112) aus einem Druckfluidniederdruckbehälter (116,
146), vorzugsweise einen Niederdruckhydrospeicher (116) ansaugbar ist, und daß
zwischen wenigstens einem hydraulischen Verbraucher (125, 126, 127, 130, 82),
dem Hochdruckhydrospeicher (118) und dem Druckfluidniederdruckbehälter (116,
146) die Druckfluidwege über ein Wegeventil (128) steuerbar.
17. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Hydraulikkolben (27) ein Hohlkolben mit einer hohlen, büchsenartigen
Kolbenstange (28) ist, in die das Zylindergehäuse (36) der dritten Kolben-Zylinder-
Einheit (25) hineinragt und daß sich der Verdrängerraum (110) axial zwischen
dem Zylindergehäuse (36) und dem Boden (33) der Kolbenstange (28) des zwei
ten Hydraulikkolben (27) befindet.
18. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangselement (54) der elektromotorischen Antriebs
einheit (50) und der dritte Hydraulikkolben (37) zumindest hinsichtlich einer Bewe
gung in axialer Richtung fest miteinander verbunden sind, daß eine Koppelungs
einrichtung (45) vorhanden ist, die zwischen einem Teil (27, 26) der zweiten Kol
ben-Zylinder-Einheit (24) und dem funktionsmäßig gleichen Teil (37, 36) der drit
ten Kolben-Zylinder-Einheit (25) angeordnet ist und in deren einem Zustand beide
Hydraulikkolben (27, 37) beider Kolben-Zylinder-Einheiten (24, 25) relativ zu den
Zylindergehäusen (26, 36) bewegbar sind und in deren anderem Zustand nur der
Hydraulikkolben (37) der einen Kolben-Zylinder-Einheit (25) relativ zum Zylinder
gehäuse (36) bewegbar ist.
19. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgangselement (54) der elektromotorischen Antriebseinheit (50) und der
dritte Hydraulikkolben (37) zumindest hinsichtlich einer Bewegung in axialer
Richtung fest miteinander verbunden sind, daß eine Koppelungseinrichtung (45)
vorhanden ist, durch die für eine Stellbewegung des bewegbaren Glieds (10) der
zweite Hydraulikkolben (27) und der dritte Hydraulikkolben (37) lagefest miteinan
der gekoppelt sind, und daß für die Ausübung der hohen Kraft die feste Koppe
lung zwischen dem zweiten Hydraulikkolben (27) und dem dritten Hydraulikkolben
(37) lösbar ist.
20. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Koppelungseinrichtung (45) eine Feder (46) umfaßt, die zwischen
dem zweiten Hydraulikkolben (27) und dem dritten Hydraulikkolben (37) einge
spannt ist.
21. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Hydraulikkolben (27) und der dritte Hydraulikkolben (37) durch die Fe
der (46) axial aneinander andrückbar sind und daß bei axialer Anlage von drittem
Hydraulikkolben (37) und zweitem Hydraulikkolben (27) die Vorspannkraft der Fe
der (46) größer ist als die zur Ausführung der Stellbewegung erforderliche Stell
kraft.
22. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Koppelungseinrichtung (45) eine Magnetkupplung ist.
23. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß über eine Ventilanordnung (43, 108, 121) die beiden Zylin
derräume (29, 30) zu den beiden Seiten des zweiten Hydraulikkolbens (27) mit
einander und die beiden Zylinderräume (39, 40) zu beiden Seiten des dritten Hy
draulikkolbens (37) miteinander fluidisch verbindbar sind.
24. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ventilanordnung ein Ventil (121) aufweist, über das unmittelbar die beiden Zy
linderräume (16, 17) zu den beiden Seiten des ersten Hydraulikkolbens (14) flui
disch miteinander verbindbar sind.
25. Antriebsvorrichtung, insbesondere nach einem vorhergehenden An
spruch, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Elektromotor (51) über eine in ei
ner ersten Kraftkette liegende erste schaltbare Kupplung (52) ein bewegbares
Glied (10) der Schließeinheit und über eine in einer zweiten Kraftkette liegende
zweite Kupplung (53) ein zum Einspritzen von Kunststoff in eine Form zu bewe
gendes Glied (66) der Einspritzeinheit antreibbar ist.
26. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektromotorische Antriebseinheit (50) ein erstes geradlinig bewegbares Aus
gangselement (54, 107) und ein zweites geradlinig bewegbares Ausgangselement
(55, 99) aufweist, und daß zum Schließen der Form das erste Ausgangselement
(54, 107) über die wirksame erste Kupplung (52) in eine erste Richtung und zum
Einspritzen von Kunststoff das zweite Ausgangselement (55, 99) über die wirksa
me zweite Kupplung (53) in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung
bewegbar ist.
27. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest eines der beiden geradlinig bewegbaren Ausgangselemente (54, 55,
99, 107) ein Element eines Gewindetriebes oder eine Zahnstange ist.
28. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 25, 26 oder 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der zweiten Kraftkette zwischen dem zweiten Ausgangselement
(55, 99) der elektromotorischen Antriebseinheit (50) und dem bewegbaren Glied
(66) der Einspritzeinheit eine Einrichtung zur Kraftübersetzung (80) angeordnet ist.
29. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schließeinheit und die Einspritzeinheit in einer ersten Achse (11) angeordnet
sind, daß die beiden geradlinig bewegbaren Ausgangselemente (54, 55) der elek
tromotorischen Antriebseinheit (50) und die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (24)
und die dritte Kolben-Zylinder-Einheit (25) seitlich davon auf einer zweiten Achse
(23) angeordnet sind und daß für die zweite Kraftkette der Abstand zwischen den
zwei Achsen (11, 23) durch die Einrichtung zur Kraftübersetzung (80) überbrückt
wird.
30. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zur Kraftübersetzung (80) eine hydraulische Einrichtung mit einer
ersten einen Hydraulikkolben (83) mit kleiner Wirkfläche aufweisenden Kolben-
Zylinder-Einheit (81) und mit einer zweiten einen Hydraulikkolben (85) mit großer
Wirkfläche aufweisenden Kolben-Zylinder-Einheit (82) ist und daß die erste Kol
ben-Zylinder-Einheit (81) in der zweiten Achse (23) und die zweite Kolben-
Zylinder-Einheit (82) in der ersten Achse (11) angeordnet ist.
31. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß von dem Elektromotor (51) die Schnecke über eine dritte
Kupplung (95) drehend antreibbar ist.
32. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schnecke (14) über ein Riemengetriebe drehend antreibbar ist.
33. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeich
net, daß die zweite und die dritte Kupplung (53, 95) ein gemeinsames vom Elek
tromotor (51) antreibbares Eingangselement (63) haben.
34. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch ge
kennzeichnet, daß bei gelöster zweiter Kupplung (53) ein Staudruck im plastifi
zierten Kunststoffmaterial durch eine definierte Betätigung einer Bremse (100)
oder durch definierte Ansteuerung eines elektrischen Staudruckmotors oder durch
Ansteuerung eines hydraulischen Staudruckzylinders (130) einstellbar ist.
35. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß
durch ein Wegeventile (128) Druckmittelwege zwischen dem Staudruckzylinder
(130) und dem Hochdruckhydrospeicher (118) und/oder dem Niederdruckvorrats
behälter (116, 146) steuerbar sind.
36. Antriebsvorrichtung für die Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgieß
maschine, insbesondere nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schnecke (140) über einen Gewindetrieb (141, 143) von
einem Elektromotor (71) axial verfahrbar ist und daß zusätzlich ein Hydraulikzylin
der (82) vorhanden ist, von dem zumindest während eines Einspritzvorgangs eine
zusätzliche axiale Kraft auf die Schnecke (140) ausübbar ist.
37. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hydraulikzylinder (82) über ein Wegeventile (128) mit einem Hydrospeicher
(118) verbindbar ist.
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