DE102004026450B4 - Schließeinheit mit Doppelkurbelantrieb - Google Patents
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Abstract
– die bewegliche Aufspannplatte (2) unter Zwischenschaltung eines Öffnungs- und Schließmechanismus (4) zum Auf- und Zubewegen gegen die Abstützplatte (3) abgestützt ist und zwischen der Abstützplatte (3) und der festen Aufspannplatte (1) zumindest ein Zugmittel (6) vorgesehen ist, um einen Schließkraftaufbau zwischen der festen (1) und der beweglichen (2) Platte zu ermöglichen,
– der Öffnungs- und Schließmechanismus als Kurbeltrieb (4) mit zumindest einer Kurbelscheibe (9) ausgebildet ist, welche mittels eines Antriebs (32) drehangetrieben und über zumindest ein Pleuel (11') erster Art mit der Abstützplatte (3) und über zumindest ein Pleuel (11'') zweiter Art mit der beweglichen Platte (2) verbunden ist, und
– zumindest ein Pleuel einer Art (11', 11'') exzentrisch an der drehangetriebenen Kurbelscheibe...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schließeinheit mit Doppelkurbelantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Schließeinheiten für Pressen oder Spritzgießmaschinen sind allgemein bekannt. Bei Spritzgießmaschinen müssen in der Regel zwei Werkzeughälften zur Ausbildung einer Kavität mit einem großen Schließdruck zusammen gehalten werden, um eine plastifizierte Kunststoffschmelze ohne Austritt in die Kavität einspritzen zu können. Zu diesem Zweck werden die Werkzeugformen in der Regel an zwei Aufspannplatten einer Schließeinheit angeordnet, die relativ zueinander auf und zu bewegbar sind. Im geschlossenen Werkzeug wird eine Kunststoffschmelze zur Ausbildung eines Kunststoffproduktes in die Kavität eingebracht. Bei geöffnetem Werkzeug kann das so hergestellte Kunststoffprodukt nach dem Aushärten oder Erstarren dann entnommen werden.
- Im Stand der Technik ist dazu eine große Vielzahl von konstruktionstechnisch verschiedenen Schließeinheiten bekannt. Beispielsweise unterscheidet man zwischen einer 3-Platten-Schließeinheit und einer 2-Platten-Schließeinheit. Bei einer 2-Platten-Schließeinheit verwendet man in der Regel eine feste und eine bewegliche Aufspannplatte, die über Zugmittel miteinander verbunden sind. Meist über diese Zugmittel, z.B. Zugholme, kann dann eine Verfahrbewegung der beiden Aufspannplatten relativ zueinander erreicht und eine Schließkraft aufgebracht werden.
- Bei 3-Platten-Schließeinheiten sind in der Regel eine feste Aufspannplatte sowie eine Abstützplatte vorgesehen. Eine bewegliche Aufspannplatte ist zwischen der festen Aufspannplatte und der Abstützplatte angeordnet und über einen Antrieb relativ zur festen Aufspannplatte hin und her bewegbar. Der Antrieb ist dabei in der Regel zwischen der beweglichen Aufspannplatte und der Abstützplatte angeordnet. Als Antriebsmöglichkeit sind hydraulische Schließeinrichtungen wie Hydraulikkolben oder Kniehebelsysteme bekannt, die auf vielfältige Weise hydraulisch oder elektrisch angetrieben werden können.
- Bei Kniehebel- oder Pleuelsystemen ist der maximale Hub zwischen der beweglichen und der festen Aufspannplatte über die Kniehebelkonstruktion vorgegeben, so dass sich der Abstand zwischen der Abstützplatte einerseits und der beweglichen Aufspannplatte andererseits immer nur in einem definierten Wegbereich bewegen kann. Überdies kann die Schließkraft zumeist nur in einer Streck- oder Totpunktlage des Kniehebels aufgebracht werden.
- Da zur Herstellung unterschiedlicher Teile zwischen der festen Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte verschiedene, insbesondere verschieden dicke Werkzeuge angeordnet werden, muss bei einer Kniehebel- oder Pleuelkonstruktion in der Regel auch ein Verstellmechanismus zur Einstellung auf ein Werkzeug – entweder für die feste Aufspannplatte oder für die Kombination aus beweglicher Aufspannplatte, Abstützplatte und Antrieb – vorgesehen werden. Mit dieser Einstellung kann man dann nicht nur den Abstand zwischen der festen Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte auf unterschiedliche Werkzeugdicken justieren, sondern auch einen Service- oder Wartungshub durchführen. Auch für diese Verstellung gibt es im Stand der Technik eine Vielzahl von konstruktiven Lösungen.
- Eine Schließeinheit der gattungsgemäßen Art ist aus der
DE 203 14 443 U1 bekannt, bei der ein Antriebssystem für eine Spritzgießmaschine mit einem motorisch angetriebenen Hebelsystem für den Schließkraftaufbau bekannt ist. Der zentrale Gedanke derDE 203 14 443 U1 ist es, eine gegengleiche Doppelkurbel zu verwenden, welche beidseits eines Antriebs abstehende Kurbelhebel aufweist. Durch die Verwendung der gegengleichen Doppelkurbel wird sowohl das Antriebsmoment wie auch das Gegenmoment des Antriebs für die Umsetzung der rotativen Bewegung in die Linearbewegung direkt nutzbar gemacht. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Schließeinheit anzugeben, die sich durch einen einfachen und robusten Aufbau und eine kostengünstige Ausführungsmöglichkeit auszeichnet. Der einfache und robuste Aufbau soll unter anderem durch eine geringe Zahl von Bauteilen unterstützt werden, was sich auch in einer kostengünstigen Montage auswirkt.
- Diese Aufgabe wird durch eine Schließeinheit gelöst, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
- Dabei bedient man sich einer 3-Platten-Konstruktion, also umfassend eine zumindest beim Arbeitshub feste Werkzeugaufspannplatte und eine beim Arbeitshub bewegliche Werkzeugaufspannplatte, die sich über einen Öffnungs- und Schließmechanismus gegenüber der Abstützplatte abstützt.
- Gemäß einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ist der Öffnungs- und Schließmechanismus als Doppel-Kurbelantrieb mit zwei parallel nebeneinander angeordneten und verdrehfest verbundenen Kurbelscheiben ausgebildet, welche je über zumindest ein Pleuel erster Art mit der Abstützplatte und über je ein Pleuel zweiter Art mit der beweglichen Platte verbunden ist. Dabei ist zumindest je ein Pleuel einer Art exzentrisch an den drehangetriebenen Kurbelscheiben angelenkt. Der Drehantrieb für die Kurbelscheiben wird mittels eines eigenen Antriebs realisiert. Hierdurch können die großen Schließkräfte besser aufgenommen und die Krafteinleitung in die Konstruktionsteile besser verteilt werden.
- In der Regel sind beide Pleuel, also sowohl das oder die Pleuel erster wie auch das oder die Pleuel zweiter Art exzentrisch an der Kurbelscheibe angelenkt, vorzugsweise mit gleicher Exzentrizität und diametral gegenüberliegend. Auf diese Art und Weise ist ein Doppelkurbelantrieb realisiert, der gegenüber einem einfachen Kurbelantrieb den Vorteil einer größeren Hubhöhe, bei gleichem Drehmomenteintrag besitzt.
- Aufgrund der gerade beschriebenen Konstruktion, insbesondere bei einer exzentrischen Anlenkung der Pleuel beider Arten, kommt es beim Betrieb des Kurbelantriebs sowohl zu einer Relativbewegung zwischen Kurbelantrieb und Abstützplatte wie auch zwischen Kurbelantrieb und beweglicher Platte. Ist die Abstützplatte beim normalen Arbeitsbetrieb festgesetzt, so verfährt der Kurbeltrieb in gleicher Weise wie die bewegliche Platte beim Öffnen und Schließen hin und her.
- Natürlich muss die Kurbelscheibe nicht tatsächlich als Scheibe ausgebildet sein. Wichtig ist vielmehr eine exzentrische Anlenkung zumindest eines Pleuels über einen Exzenterbolzen, was auch durch eine nicht vollständig scheibenartig ausgebildete Kurbelscheibe (beispielsweise einen Kurbelhebel, etc.) erzeugt werden kann.
- Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Pleuel sowohl erster wie auch zweiter Art jeweils mit gleicher Exzentrizität an der Kurbelscheibe angelenkt sind. Die Konstruktion der Pleuel sowie die Anordnung an der Kurbelscheibe soll gemäß einer bevorzugten Ausführungsform so erfolgen, dass beim Betrieb der Kurbelscheibe möglichst eine Winkelverschwenkung von bis zu 120° gegenüber der Schließstellung der beweglichen Aufspannplatte möglich ist. Mit bestimmten Konstruktionen können natürlich auch Verdrehungen der Kurbelscheibe um 180° erreicht werden. Dies würde dem konstruktiv maximal möglichen Hub entsprechen. Bei einer Verdrehung von 120° gegenüber dem Totpunkt in der Verschließlage beträgt der Öffnungshub etwa das 1,5-fache des Exzenterdurchmessers. Bei einer Verdrehung um 180° wurde der max. mögliche Öffungs- und Schließhub während des Arbeitsbetriebs dem 2-fachen Exzenterdurchmessers entsprechen (ausgehend von einer Anlenkung der beiden Pleuel erster und zweiter Art mit gleicher Exzentrizität).
- Die Pleuel erster bzw. zweiter Art einer jeweils zugehörigen Kurbelscheibe sind vorzugsweise in einer Radialebene fluchtend angeordnet. Damit ist jedoch eine Verdrehung der Kurbelscheibe um 180° ausgeschlossen. Soll die Kurbelscheibe um den max. Hub um 180° gedreht werden können, so müssten die Pleuel bezüglich der Radialebene der Kurbelscheibe versetzt angeordnet sein. Eine radial fluchtende Anordnung hat jedoch den Vorteil, dass keine Scher- oder Torsionskräfte in Richtung der Drehachse auftreten.
- Überdies ist der Kurbelantrieb bei einer Verwendung von zwei Kurbelscheiben bezüglich einer Mittelachse vorzugsweise symmetrisch ausgebildet, so dass die Krafteinleitung sowohl an der Abstützplatte wie auch an der beweglichen Aufspannplatte möglichst gleichmäßig erfolgt.
- Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform ist zwischen den beiden Kurbelscheiben ein Zahnrad angeordnet, welches fest mit den beiden Kurbelscheiben verbunden ist und mit dem Antriebsmittel in Eingriff steht. Als Antriebsmittel kann ein regelbarer Elektromotor verwendet werden, der an seiner Abtriebswelle ein Ritzel oder eine Antriebsschnecke aufweist. Durch das Zahnrad und das Ritzel oder die Antriebsschnecke ist ein Untersetzungsgetriebe gebildet. Durch diese Untersetzung wird das für den Verriegelungsvorgang erforderliche, hohe Drehmoment erzeugt.
- Natürlich ist auch eine Vielzahl anderer Antriebe für die Kurbelscheibe oder die Kurbelscheiben möglich. Entscheidend ist lediglich, dass die Kurbelscheibe mit dem notwendigen Moment angetrieben werden kann.
- Beispielsweise ist es alternativ möglich, zwischen oder an den beiden Kurbelscheiben oder an einer Kurbelscheibe einen weiteren Exzenterbolzen anzubringen, an dem ein Hydraulikkolben angreift, der die Kurbelscheibe bei seinem linearen Betrieb dreht. Allerdings wird man sich in der Regel zu dem Einsatz eines Elektromotors entschließen, da man einen Hydraulikantrieb auch unmittelbar mit der Platte kombinieren könnte.
- Möglich ist es auch die Kurbelscheiben über einen elektrischen Direktantrieb zu betreiben. Allerdings könnten sie derzeit noch die Drehmomentbeschränkungen solcher Direktmotore bzw. deren Kosten als Einsatzhindernis entpuppen. Theoretisch wäre es jedoch möglich, zwischen den beiden Kurbelscheiben einen elektrischen Direktantrieb mit einem Stator und einem mit der oder den Kurbelscheiben verbundenen Rotor vorzusehen, so dass keinerlei Getriebe mehr verwendet werden muss.
- Weiter ist es möglich, mehrere Elektromotore zu verwenden, die beispielsweise an einem Zahnrad – wie oben beschrieben – angreifen. Auf diese Weise ist es möglich, einerseits die Belastungen auf das Zahnrad gleichmäßiger über dessen Umfang zu verteilen, andererseits die Motore kleiner zu wählen. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn die Kosten für Motore überproportional zu den Drehmomenten ansteigen. In diesem Fall wäre es evtl. kostengünstiger zwei oder drei Elektromotore anstatt eines einzigen großen Motors zu verwenden. Natürlich hätte dies auch Auswirkungen auf die Konstruktion.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die bewegliche Aufspannplatte auf einer, vorzugsweise zwei oder mehr Führungsschienen zum linearen hin und her verfahren geführt.
- Da sich auch der Kurbelantrieb bei fester Abstützplatte bei der Öffnungs- und Schließbewegung hin und her bewegt, kann dieser zusammen mit der gesamten Antriebseinrichtung über einen gemeinsamen Lagerbock ebenfalls auf zumindest einer Führungsschiene hin und her bewegbar angeordnet sein. Natürlich könnten die Führungsschienen für die bewegliche Aufspannplatte sowie den Lagerbock des Kurbeltriebs die gleichen sein.
- Als Zugmittel zwischen der Abstützplatte und der festen Aufspannplatte können zumindest zwei, vorzugsweise vier Zugholme verwendet werden. Alternativ könnte eine Abstützung auch durch einen entsprechend ausgebildeten Maschinenrahmen erreicht werden, wobei entsprechend ausgebildete, außen an der festen Aufspannplatte und der Abstützplatte angeordnete Abstützelemente vorgesehen werden müssten. Die Art der Zugmittel ist für die vorliegende Erfindung jedoch nicht entscheidend.
- Da der Doppelkurbelantrieb immer nur einen begrenzten Hub zulässt und die Schließstellung in einem Todpunkt erreicht werden soll, sollte in den meisten Fällen eine separate Verstellmöglichkeit für der Verwendung unterschiedlicher Werkzeuge vorgesehen werden. Dies würde sich jedoch dann erübrigen, wenn der Öffnungs- und Schließhub auch für Service- und Wartungszwecke ausreichend groß wäre. Als Beispiel könnten Maschinen zur Herstellung von optischen Datenträgern genannt werden.
- Auch die Verstelleinrichtungen für den Service- und Wartungshub können auf vielfältige Weise ausgeführt werden. Einerseits ist es möglich, die an sich beim Arbeitsbetrieb feste Aufspannplatte verstellbar auszubilden. Andererseits ist es möglich, die Kombination aus Abstützplatte, Kurbeltrieb und beweglicher Aufspannplatte mit einer solchen Verstellung auszustatten.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Zugholme an deren abstützplattenseitigem Ende mit einem Gewinde ausgestattet. Für jeden Zugholm ist eine Spindelmutter in der Abstützplatte drehbar jedoch axial fest angeordnet, welche mit dem zughörigen Zugholmgewinde zusammenwirkt. Durch gemeinsames Drehen aller Spindelmuttern, beispielsweise mit einem gemeinsamen Antrieb kann eine Einstellung des Abstandes zwischen der festen Aufspannplatte einerseits und der Kombination aus beweglicher Aufspannplatte, Abstützplatte und Kurbeltrieb andererseits erreicht werden. Natürlich könnte die Spindelmutter/Zugholm-Verstellung auch auf Seiten der festen Aufspannplatte angeordnet werden. Auch könnte man eine Ausführungsform realisieren, bei der die Abstützplatte fest mit einem Maschinenrahmen verbunden ist, die feste Aufspannplatte, jedoch nur beim Arbeitsbetrieb fest ist, beim Service- und Wartungsbetrieb jedoch verstellt werden kann.
- Eine wichtige Voraussetzung für den langfristigen, unproblematischen Betrieb der Schließeinheit ist die Schmierung der Gelenkpunkte sowie eines vorhandenen Getriebes. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Pleuel durch Bolzen an dem jeweiligen Konstruktionsteil, also der Abstützplatte, den Kurbelscheiben oder der beweglichen Platten gehalten. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist bei jedem Bolzen zwischen der Bolzenoberfläche und in der Pleuelbohrung ein Schmierraum in Form eines Ringspaltes vorgesehen, wobei für jeden Ringspalt ein Schmiermittelzulauf und ein Schmiermittelablauf angeordnet sind.
- Die zwei Ringspalte eines Pleuels sind miteinander über einen Strömungskanal verbunden. Damit kann für jeden Pleuel eine Schmierung in der Weise erfolgen, dass ein Schmiermittelzulauf zu einem ersten Ringspalt erfolgt, das Schmiermittel von diesem einen Ringspalt über den Strömungskanal zum zweiten Ringspalt geführt wird und dort über einen Schmiermittelabfluss abgeführt wird. Vorzugsweise mündet der Schmiermittelabfluss in ein Gehäuse für den Kurbelantrieb, in dem auch die Kurbelscheiben gelagert und das Zahnrad aufgenommen sind. Auf diese Weise wird auch noch das Getriebe aus Kurbelzahnrad und Schneckenantrieb oder Ritzel geschmiert. Aus dem Getriebegehäuse kann das Schmiermittel dann über einen Ablauf mit einer Pumpe wieder abgeführt und den Pleuel erneut zugeführt werden.
- Der Ringraum sollte gegenüber der Außenumgebung möglichst abgeschlossen sein.
- Mit dieser Art der Schmierung ist die Realisierung eines gekapselten Antriebssatzes mit leckfreien Gelenken möglich, der auch die Reinraumtauglichkeit für die Schließeinheit gewährleistet.
- Bei einer geeigneten Konstruktion kann der Antriebssatz mit einer geringe Zahl von Bauteilen auskommen (beispielsweise können alle Pleuel gleich ausgeführt werden), welche auch robust ausgeführt werden können.
- Die vorliegende Erfindung nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
-
1 : eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schließeinheit, -
2 : eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Schließeinheit aus1 , -
3 : eine schematische Frontansicht in Richtung der Abstützplatte der erfindungsgemäßen Schließeinheit aus1 , -
4 : eine schematische Seitenschnittansicht gemäß Schnitt D-D der erfindungsgemäßen Schließeinheit aus1 , -
5 : eine schematische Schnittansicht gemäß Schnitt A-A der erfindungsgemäßen Schließeinheit aus1 , -
6 : eine schematische Schnittdarstellung gemäß Schnitt D-D der erfindungsgemäßen Schließeinheit aus1 , -
7 : eine schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Schließeinheit aus1 und -
8 : eine schematische Detailschnittdarstellung, welche die Schmierung für ein Pleuel darstellt. - Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, welches in den
1 bis7 gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel soll jedoch in keiner Weise schutzumfangsbeschränkend verstanden werden, da es nur eine Möglichkeit ist, die vorliegende Erfindung zu realisieren. - In der perspektivischen Darstellung der
7 ist eine feste Aufspannplatte1 dargestellt, die über vier Zugholme6 mit einer Abstützplatte3 verbunden ist. Die Zugholme6 sind fest mit der festen Aufspannplatte1 verbunden und in jeweils einer zugeordneten Spindelmutter7 (nachfolgend noch näher beschrieben) der Abstützplatte3 aufgenommen. - In
7 nicht dargestellt ist, dass die feste Aufspannplatte1 auf einem Maschinenrahmen abgestützt und mit diesem verbunden ist. Auf dem Maschinenrahmen sind gleichfalls zwei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen5 befestigt, auf denen die Einheit aus Abstützplatte3 , einer beweglichen Aufspannplatte2 und einem Kurbeltrieb4 angeordnet ist. Wie später noch beschrieben wird, sind alle vorgenannten Einheiten über Schlitten34 ,34' linear beweglich auf den Führungsschienen5 angeordnet. - Die bewegliche Aufspannplatte
2 weist vier Bohrungen auf, durch die die Zugholme6 funktionslos geführt sind. - Der Kurbeltrieb
4 stellt die Öffnungs- und Schließeinrichtung für die Schließeinheit dar und umfasst zwei parallel (vergleiche Symmetrielinie B-B in5 ) angeordnete, spiegelsymetrisch ausgebildete Kurbelscheiben9 , die drehbar in einem Gehäuse40 gelagert sind. - Dabei weist, wie aus
5 ersichtlich, jede Kurbelscheibe9 einen inneren Bereich mit reduziertem Durchmesser auf, der über ein Kugellager13' drehbar in dem Gehäuse40 gelagert ist. - Zwischen den beiden Kurbelscheiben
9 ist ein Zahnrad8 koaxial angeordnet. Die beiden Kurbelscheiben9 sowie das Zahnrad8 sind über eine Anzahl von Schrauben miteinander fest verbunden und bilden eine Einheit. Wie ebenfalls in5 zu erkennen ist, umgibt das Gehäuse940 die beiden Kugellager13' , das Zahnrad8 sowie die beiden inneren Bereiche der Kurbelscheiben9 . - In ihren axial äußeren Bereichen weisen die Kurbelscheiben
9 jeweils zwei diametral gegenüberliegende und symmetrisch ausgebildete Nutschlitze auf, in denen, wie nachfolgend noch erläutert wird, Pleuel11' und11'' aufgenommen sind. - Jede Kurbelscheibe
9 ist über ein Pleuel erster Art11' mit der Abstützplatte3 verbunden. Jeder Pleuel11' weist an seinen beiden Enden zwei Bohrungen auf. In einer ersten Bohrung sind im zusammengebauten Zustand Bolzen24' (vergleiche1 ) eingeführt, so dass die Pleuel11' an der Abstützplatte3 schwenkbar um den Bolzen24' angelenkt und gehalten sind. - Auf der anderen Seite sind Bolzen
10 in die Kurbelscheiben9 und durch die zweite Bohrung der Pleuel11' eingeführt, und zwar derart, dass sich die Pleuel11' um diese Bolzen10 in den Nutschlitzen verschwenken lassen. Dabei können bei einer Drehung der Kurbelscheiben9 die Pleuel11' zumindest zum Teil in den Nutschlitzen aufgenommen werden. - Auf gleiche Weise wie die Pleuel
11' die Kurbelscheiben9 mit der Abstützplatte3 verbinden, verbinden die Pleuel zweiter Art11'' die beiden Kurbelscheiben9 mit der beweglichen Aufspannplatte2 . Wiederum sind die Pleuel11'' an Bolzen10 , die in den beiden Kurbelscheiben9 vorgesehen sind, verschwenkbar in den Nutschlitzen gehalten. Die jeweils anderen Enden der Pleuel11'' sind in einem Lager- und Befestigungsbock2' der Aufspannplatte2 mittels Bolzen24'' verschwenkbar gehalten. Zur Reduzierung der Bauteile sind vorzugsweise alle Pleuel11' und11'' identisch ausgebildet. Gleiches kann für die Bolzen10 ,24' und24'' gelten. - Die Angriffspunkte der Pleuel
11' sowie der Pleuel11'' an der Abstützplatte3 bzw. der Aufspannplatte2 sind bezüglich der Zentrallinie (Linie A-A in4 ) jeweils mittig gewählt. Dadurch ergibt sich eine möglichst zentrale Beaufschlagung der Kräfte auf die jeweiligen Konstruktionselemente. Die teilweise Aufnahme der Pleuel11' und11' in den Nutschlitzen ist beispielsweise aus7 ersichtlich. - Der Kurbeltrieb
4 wird vorliegend von einem Elektromotor32 angetrieben, dessen Gehäuse integral mit dem Gehäuse40 des Kurbeltriebs4 ausgebildet. Eine Abtriebswelle des Motors32 ist vorliegend mit einer Antriebsschnecke38 verbunden, welche über zwei Lager14 in dem Gehäuse40 axial abgestützt gehalten ist. Bei einem rotatorischen Antrieb der Schnecke38 kämmt diese mit dem Zahnrad8 und verdreht dadurch – unter Ausbildung eines Untersetzungsgetriebes – die beiden Kurbelscheiben9 . - Die beiden Bolzen
10 , welche die Pleuel11' und11'' einer Kurbelscheibe schwenkbar halten, sind bezüglich der Rotationsachse diametral zueinander angeordnet. Die Schließlage der Schließeinheit ist dann erreicht, wenn die beiden Bolzen sich in ihren seitlichen Totpunkten befinden. Gegenüber dieser Todlage lässt die vorliegende Konstruktion eine Verdrehung um etwa 120° zu. Dies führt zu einem maximal möglichen Hub von etwa dem 1,5-fachen des Abstandes der beiden Bolzen10 einer Kurbelscheibe9 . - Das gemeinsame Gehäuse
40 des Kurbeltriebs4 und des Motors32 weist einen Lagerbock42 auf, der ebenfalls auf den Schienen5 verfahrbar ist. - Wie weiter oben bereits erläutert, lässt der Doppelkurbeltrieb einen definierten Hub zu. Soll ein Werkzeug mit einer anderen Dicke in die Schließeinheit eingebaut werden, so muss der Abstand zwischen der festen Aufspannplatte
1 und der beweglichen Aufspannplatte2 in der Geschlossenstellung verändert werden. Zu diesem Zweck sind die Zugholme6 an ihren abstützplattenseitigen Enden mit Gewinden45 versehen, die mit jeweils einer Gewindemutter7 zusammenwirken, welche axial fest, jedoch rotatorisch beweglich, in der Abstützplatte3 aufgenommen sind. Über ein zentrales Zahnrad7' können diese Spindelmuttern7 , die außenseitig eine Verzahnung aufweisen, gemeinsam verdreht werden. Je nach Verdrehung führt dies aufgrund des Zusammenwirkens mit den Gewinden45 der Zugholme6 zu einer Verschiebung der gesamten Einheit aus Abstützplatte3 , Öffnungs- und Schließeinheit4 sowie beweglicher Aufspannplatte2 in Schließ- oder Öffnungsrichtung. - Nachfolgend soll die Funktionsweise der Schließeinheit mit dem soeben beschriebenen Doppelkurbelantrieb erläutert werden:
In keiner der Figuren ist ein Werkzeug an der festen Aufspannplatte1 sowie der beweglichen Aufspannplatte2 dargestellt. Ein solches Werkzeug wird für den Betrieb an diesen Aufspannplatten1 ,2 befestigt. Je nach Werkzeug wird dazu über das Zahnrad7' und die Spindelmuttern7 der Abstand für die Schließstellung zwischen der festen Aufspannplatte1 und der beweglichen Aufspannplatte2 eingestellt. Dabei werden die Abstützplatte3 , der Kurbeltrieb4 sowie die bewegliche Aufspannplatte2 entsprechend verstellt. Diese Verstellung kann auch beim Service oder bei der Wartung vorgenommen werden. - Beim Arbeitsbetrieb des Schließeinheit bleibt die Abstützplatte
3 festgestellt und es wird die bewegliche Aufspannplatte2 durch alternierenden Betrieb des Motors32 hin und her bewegt. - In allen Figuren ist die bewegliche Platte
2 in ihrer Offenstellung gezeigt. Dabei sind die Kurbelscheiben9 um etwa 120° gegenüber ihrer Totpunktlage verdreht. Soll nun die bewegliche Aufspannplatte2 geschlossen werden, so wird der Motor32 entsprechend drehangetrieben, wodurch über die Schnecke38 und das Getriebezahnrad8 die Kurbelscheiben9 verdreht werden. Im vorliegenden Fall erfolgt die Drehung in1 um etwa 120° im Uhrzeigersinn. Durch diese Drehbewegung wird sowohl die Motor/Getriebeeinheit wie auch die bewegliche Platte2 (in den Figuren) nach rechts verschoben. Durch die hohe Untersetzung wird das für den Verriegelungsvorgang erforderliche hohe Drehmoment erzeugt. Der sinusförmige Verlauf der Geschwindigkeits- bzw. Kraftkennlienen des Kurbeltriebs ermöglicht eine schnelle Fahrbewegung mit anschließendem Aufbau der Verriegelungskraft. Durch den Einsatz des Doppelkurbeltriebs ergeben sich bereits bei kleinen Kurbelauslenkungen große Wege und ermöglichen so eine kompakte und einfache Bauweise. - Wesentlich für den funktionssicheren, langjährigen Betrieb der Schließeinheit ist eine gute Schmierung der beweglichen Teile. Die konstruktive Umsetzung einer solchen Schmierung wird nachfolgend mit Bezug auf
8 beschrieben. - Jedes Pleuel
11' und11'' ist vorliegend identisch aufgebaut, was zur Reduktion der unterschiedlichen Bauteile beiträgt. An ihren beiden Enden weisen die Pleuel11' und11'' jeweils eine Bohrung auf. Im eingebauten Zustand, der in einer Teilschnittdarstellung in8 gezeigt ist, werden in diese Pleuelbohrungen Lagerbuchsen17 eingesetzt, vorzugsweise im Presssitz. Seitlich der Lagerbuchsen sind jeweils Dichtringe13 vorgesehen, die zwischen den Bolzen24' ,24'' bzw.10 und den Lagerbolzen17 einen geringen Ringspalt16 für das Schmiermittel definieren. Über eine Zuführbohrung15 wird ein Schmiermittel mittels einer Elektromotor-/Pumpenanordnung19 und einer entsprechend angeschlossenen Leitung in den ersten Ringspalt16 eingeführt. Dieses Schmiermittel wird durch geeignete Mittel wie Rillen etc. im gesamten Ringraum16 gleichmäßig verteilt. Die beiden Ringräume16 eines jeweiligen Pleuels11' oder11'' sind über einen Strömungskanal12 miteinander verbunden, so dass das Schmiermittel von einem zum anderen Ringraum16 eines Pleuels geführt werden kann. Überdies gibt es beim Ringraum des Bolzens10 einen Abflusskanal18 , der das Schmiermittel aus diesem Ringraum abführt. Der Abflusskanal18 mündet über einem im Bolzen10 ausgebildeten Kanal in das Innere des Gehäuses40 des Kurbeltriebs und füllt dieses zumindest teilweise. Damit laufen auch das Zahnrad8 sowie die Antriebsschnecke38 in diesem Schmiermittel. Aus dem Gehäuse40 wird das Schmiermittel über einen Auslass abgeführt und kann über die Elektromotor-/Pumpenanordnung19 wieder dem Zulauf15 zugeführt werden. - Jeder der Pleuel
11' und11'' ist auf diese Weise gleich ausgebildet, so dass beim Betrieb der Schließeinheit in jedem Pleuel11' ,11'' folgender Schmiermittelumlauf durchgeführt wird: Das Schmiermittel wird über die Elektromotor-/Pumpenanordnung19 über dem Zulauf15 einem ersten Ringraum16 zugeführt, verteilt sich in diesem Ringraum16 , wird über den Strömungskanal12 an den zweiten Ringraum16 weitergegeben. Aus dem zweiten Ringraum16 wird es über den Abflusskanal18 in den Innenraum des Gehäuses40 abgegeben und von Elektromotor-/Pumpenanordnung19 wieder dem Zulauf15 zugeführt. Für diese Schmierung benötigt man lediglich eine Elektromotor/Pumpenkombination mit kleiner Antriebsleistung, um die Schwenklager an jedem Pleuel ständig mit Schmiermittel zu versorgen. Überdies läuft der Schneckenradsatz im öl gefüllten Getriebegehäuse. Überdies ist der Antriebssatz durch die Ringdichtungen13 gekapselt und mit lenkfreien Gelenken versehen, so dass auch eine Reinraumtauglichkeit der Schließeinrichtung gewährleistet ist. - Natürlich kann die vorliegende Erfindung auch in Abweichung vom vorliegenden Ausführungsbeispiel realisiert werden. Beispielsweise können anstatt der zwei Kurbelscheiben
9 auch mehrere Kurbelscheiben verwendet werden. In gleicher Weise können auch ein oder mehrere Pleuel erster bzw. zweiter Art verwendet werden. Auch gibt es eine Vielzahl von Antriebsmöglichkeiten für die Kurbelscheiben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wäre es beispielsweise möglich, zwei Elektromotoren vorzusehen, um zum einen die Antriebslast auf das Zahnrad8 besser zu verteilen. Zum anderen könnten die Motoren kleiner ausgeführt werden. Es sind jedoch auch alternative Antriebskonzepte für die Kurbelscheiben möglich. -
- 1
- Feste Aufspannplatte
- 2
- Bewegliche Aufspannplatte
- 2'
- Lager- und Befestigungsbock der beweglichen Aufspannplatte
- 3
- (Verstellbar) Abstützplatte
- 4
- (Doppel-) Kurbeltrieb
- 5
- Lager- und Führungsschienen
- 6
- Zugholme
- 7
- Spindelmutter
- 7'
- Zentrales Zahnrad
- 8
- Zahnrad zwischen den Kurbelscheiben
- 9
- Kurbelscheibe
- 10
- Kurbelbolzen
- 11', 11''
- Pleuel
- 12
- Strömungskanal
- 13
- Ringdichtung
- 13'
- Kugellager
- 14
- Lager für Antriebsschnecke
- 15
- Zufuhrkanal
- 16
- Ringspalt
- 17
- Lagerbuchse
- 18
- Abfuhrkanal
- 19
- Elektromotor-/Pumpe Kombination
- 22
- Lagerbock für Kurbelantrieb
- 24'
- Befestigungsbolzen
- 24''
- Befestigungsbolzen
- 32
- Motor
- 32'
- Motorabtriebswelle
- 34, 34'
- Schlitten
- 38
- Antriebsschnecke
- 40
- Gehäuse
- 45
- Zugholmgewinde
Claims (17)
- Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine umfassend eine feste Aufspannplatte (
1 ), eine Abstützplatte (3 ) und eine zwischen der festen Aufspannplatte (1 ) und der Abstützplatte (3 ) hin und her bewegbar angeordnete, bewegliche Aufspannplatte (2 ), wobei – die bewegliche Aufspannplatte (2 ) unter Zwischenschaltung eines Öffnungs- und Schließmechanismus (4 ) zum Auf- und Zubewegen gegen die Abstützplatte (3 ) abgestützt ist und zwischen der Abstützplatte (3 ) und der festen Aufspannplatte (1 ) zumindest ein Zugmittel (6 ) vorgesehen ist, um einen Schließkraftaufbau zwischen der festen (1 ) und der beweglichen (2 ) Platte zu ermöglichen, – der Öffnungs- und Schließmechanismus als Kurbeltrieb (4 ) mit zumindest einer Kurbelscheibe (9 ) ausgebildet ist, welche mittels eines Antriebs (32 ) drehangetrieben und über zumindest ein Pleuel (11' ) erster Art mit der Abstützplatte (3 ) und über zumindest ein Pleuel (11'' ) zweiter Art mit der beweglichen Platte (2 ) verbunden ist, und – zumindest ein Pleuel einer Art (11' ,11'' ) exzentrisch an der drehangetriebenen Kurbelscheibe (9 ) angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallel nebeneinander angeordnete Kurbelscheiben (9 ) vorgesehen sind, die verdrehfest gegeneinander verbunden und jeweils mit Pleuel erster (11' ) und zweiter (11'' ) Art mit der Abstützplatte (3 ) und der beweglichen Platte (2 ) verbunden sind. - Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Pleuel sowohl erster wie auch zweiter Art (
11' ,11'' ) exzentrisch, insbesondere mit gleicher Exzentrizität und diametral gegenüberliegend an der Kurbelscheibe (9 ) angelenkt sind. - Schließeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuel (
11' ,11'' ) derart an der zumindest einen Kurbelscheibe (9 ) angeordnet und angelenkt sind, dass bezüglich der Geschlossenstellung der beweglichen und festen Aufspannplatten (1 ,2 ) eine Verdrehung der Kurbelscheibe (9 ) um ca. 120° möglich ist. - Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kurbelscheiben (
9 ) ein Zahnrad (8 ) angeordnet ist, welches mit beiden Kurbelscheiben (9 ) verbunden ist und mit einem Antriebsmittel (32 ,32' ,38 ) in Eingriff steht. - Schließeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel regelbar ausgebildet ist.
- Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelscheiben (
9 ) in einem Gehäuse (40 ) gelagert sind. - Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass als Antriebseinheit zumindest ein Elektromotor (
32 ) oder zumindest ein Hydromotor vorgesehen ist, der jeweils mit einem Ritzel oder einer Antriebsschnecke (38 ) mit dem Zahnrad (8 ) in Eingriff steht. - Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Aufspannplatte (
2 ) auf zumindest einer Führungsschiene (5 ) hin und her bewegbar angeordnet ist. - Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbeltrieb (
4 ) sowie die Antriebseinrichtung (32 ) auf einem gemeinsamen Lagerbock (22 ) gehalten sind, der auf zumindest einer Führungsschiene (5 ) in Öffnungs- und Schließrichtung hin und her bewegbar ist. - Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass als Zugmittel zumindest 2, vorzugsweise 4 Zugholme (
6 ) vorgesehen sind. - Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Antriebseinrichtung (
7 ,7' ) vorgesehen ist, mit der die Abstützplatte (3 ) gegenüber der festen Aufspannplatte (1 ) verstellbar ist. - Schließeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Zugholm (
6 ) eine drehangetriebene Verstellmutter (7 ) vorgesehen ist, die mit einem Gewinde eines jeweiligen Zugholm (6 ) zum Verstellen der Abstützplatte (3 ) gegenüber der festen Aufspannplatte (1 ) zusammenwirkt. - Schließeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Pleuel (
11' ,11'' ) eine eigene Schmierung mit einem Schmiermittelzulauf (15 ) und einem Schmiermittelablauf (18 ) vorgesehen ist. - Schließeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand eines Pleuels (
11' ,11'' ) in jeder Bohrung zur Aufnahme eines Bolzens (10 ,24' ,24'' ) ein Ringspalt (16 ) zwischen der Bohrungswand des Pleuels (11' ,11'' ) und dem jeweiligen Bolzen (10 ,24' ,24'' ) angeordnet ist, der Ringspalt (16 ) jeweils seitlich über Ringdichtungen (13 ) abgedichtet ist, jeder Ringspalt (16 ) einen Schmiermittelzu- oder einen Schmiermittelablauf aufweist und die beiden Ringspalte (16 ) eines Pleuels (11' ,11'' ) über einen Strömungskanal (12 ) miteinander verbunden sind. - Schließeinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dass bei jedem Pleuel (
11' ,11'' ) der Zulauf eines ersten Ringspalts zumindest mittelbar mit einer Pumpe (19 ) verbunden ist, der Ablauf dieses ersten Ringspalte mit dem Zulauf des zweiten Ringspaltes über den Strömungskanal (12 ) verbunden ist und der Ablauf des zweiten Ringspaltes zumindest mittelbar mit der Pumpe (19 ) verbunden ist. - Schließeinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Bohrung eines Pleuels (
11' ,11'' ) zur Aufnahme eines Bolzens (10 ,24' ,24'' ) eine Lagerbuchse (17 ) eingesetzt ist und der jeweilige Ringraum (16 ) zwischen der Lagerbuchse (17 ) und dem Bolzen (10 ,24' ,24'' ) ausgebildet sind. - Schließeinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf aus dem zweiten Ringraum in das Gehäuse (
40 ) des Kurbeltriebes (4 ) mündet und ein Ablaufanschluss am Gehäuse (40 ) vorgesehen ist, der mit der Pumpe (19 ) verbunden ist.
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