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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindeltrieb für eine Spritzgießmaschine mit einer Schmiervorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Spritzgießmaschine mit einer Schließeinheit gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
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Bei Spindeltrieben, wie sie an Spritzgießmaschinen eingesetzt werden, ist es allgemein üblich, eine Fettschmierung anstelle einer Schmierung mit flüssigem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, einzusetzen, da diese selten gewartet werden muss und wenig schmutzt. Schmierungen mit flüssigem Schmiermittel sind zwar bekannt und im Stand der Technik weit verbreitet, kommen aber bei Spindeltrieben an Spritzgießmaschinen selten zum Einsatz.
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Aus der
EP 1 215 030 A2 ist ein Spindeltrieb für eine Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine mit einer Schmiervorrichtung mit flüssigem Schmiermittel nach Art einer sogenannten Ölbadschmierung bekannt. Bei diesem wird über einen Rotationsantrieb eine Spindel und eine mit dieser verbundene Schnecke in Rotationsbewegung versetzt, während gleichzeitig ein Gewindebereich der Spindel im Eingriff mit einer Spindelmutter steht, die von einem zweiten Motor angetrieben wird, wodurch eine axiale Verschiebung der Schnecke und des sie zur Rotation antreibenden Motors bewirkt wird. Bei dieser relativ komplizierten Ausgestaltung einer Einspritzeinheit müssen die Drehzahlen der beiden Motoren aufeinander abgestimmt werden, damit es in Abhängigkeit von dieser Abstimmung zu einer axialen Verschiebung der Schnecke kommen kann. Die Spindel dreht sich hierbei maximal mit der für das Dosieren notwendigen Rotationsgeschwindigkeit, es handelt sich also um eine langsam laufende Spindel. Um eine ausreichende Schmierung der Lagerstellen der vorgestellten Einspritzeinheit zu gewährleisten, bei denen es sich einerseits um die Lagerstellen der rotierbaren Spindelmutter und andererseits um die Lagerstellen der Spindel an ihrem an die Schnecke grenzenden Ende handelt, das eine Drehbewegung mit der Dosierdrehzahl durchführt, sind die Spindel und die Spindelmutter von einer Hülse umgeben, die mit Schmieröl gefüllt ist, und die durch Traversen begrenzt wird, in denen die jeweiligen Lagerstellen gehalten sind. Durch die Relativbewegung dieser beiden Traversen im Falle einer axialen Bewegung der Schnecke wird das enthaltene Schmieröl zu den Lagerstellen gefördert, quasi umgepumpt, so dass eine ausreichende Schmierung der Lagerstellen gewährleistet ist. Um der axialen Längenveränderung Rechnung zu tragen, ist die Hülse teleskopartig ausgeführt, wobei die einzelnen Teile gegeneinander schmiermitteldicht ausgebildet sind. Nachteilig an dieser Einspritzeinheit ist die große Zahl der gegeneinander bewegten Teile, wobei es zusätzlich zu Relativbewegungen an beiden Endseiten der Hülse zu dem Innenraum mit Schmiermittel kommt, die schlechte Wartbarkeit der Vorrichtung, sowie die relativ große Ausführung der Hülse, wodurch eine große Menge an Schmiermittel benötigt wird.
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Bei der Betrachtung der Schmiermittelversorgung insbesondere schnell laufender Spindeltriebe für den Einsatz an Spritzgießmaschinen steht man vor neuen Herausforderungen. Hier geht es weniger um eine Schmierung des Lagers der Spindel, sondern vielmehr um die Gewährleistung einer ausreichenden Schmierung der sich relativ zu einer Spindelmutter bewegenden Spindel im Bereich des Eingriffs zwischen Spindel und Spindelmutter. Die hierbei auftretenden hohen Relativgeschwindigkeiten bewirken, dass die herkömmliche Fettschmierung, die für die Schmierung langsam drehender Spindel-Spindelmutter-Kombinationen wegen ihrer langen Wartungszeiträume und dem geringen Verbrauch vorteilhaft ist, nicht weiter einen durchgehenden Schmiermittelfilm gewährleisten kann. Die Spindel-Spindelmutter-Kombination unterliegt deshalb einem sehr starken Verschleiß und kann schlimmstenfalls sogar fressen.
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Das Vorsehen einer Schmierung mit flüssigem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, hingegen hat den Nachteil, dass zwar ein durchgehender Schmierfilm gewährleistet werden kann, die Verbindung zwischen Spindel und Spindelmutter hingegen meist nur unzureichend abgedichtet werden kann. So kommt es zu einem ständigen Schmierölaustritt zwischen Mutter und Spindel, einerseits durch Auslaufen, andererseits aber auch aufgrund dessen, dass an der Spindeloberfläche haftendes Öl aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeit der Spindeloberfläche von dieser abgeschleudert wird. Bei einer solchen Ölschmierung muss demnach ein hoher Schmierzyklus, d. h. ein häufiges oder gar konstantes Nachschmieren der Spindel-Spindelmutter-Kombination vorgesehen werden, was zu einem hohen Schmierölverbrauch führt. Nachteilhaft hieran ist weiterhin, dass sich das von der schnell laufenden Spindel weggeschleuderte Schmieröl im gesamten Spindeleinbauraum verteilt. In dem Einbauraum bildet sich dadurch ein Schmieröldunst und angrenzende Einbauteile werden verunreinigt. Hierdurch ist es nur schwer möglich, eine ausreichende Sauberkeit im Betriebsraum der Spritzgießmaschine zu gewährleisten. Dies kann insbesondere bei hygienisch kritischen Anwendungen, wie in der Medizintechnik oder im Lebensmittelbereich, zu einem Problem werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spindeltrieb für eine Spritzgießmaschine mit Schmiervorrichtung vorzustellen, bei dem eine ausreichende Schmierung insbesondere für schnell drehende Antriebsspindeln bei gleichzeitig geringem Schmiermittelbedarf sicherstellt ist, und bei dem die Umgebung möglichst wenig mit Schmiermittel verunreinigt wird. Bei einem solchen Spindeltrieb soll die Schmiervorrichtung zudem einfach anbringbar, nachrüstbar und flexibel sein.
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Diese Aufgabe wird durch einen Spindeltrieb für eine Spritzgießmaschine mit einer Schmiervorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Spritzgießmaschine mit einer Schließeinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Spindeltrieb ist, dass ein Schmiermittelbehältnis vorgesehen ist, dessen eines Ende zumindest teilweise durch die drehfest angeordnete Spindelmutter selbst gebildet wird, während ein Lagerbereich der Spindel das andere Ende darstellt. Durch die drehfeste Anordnung, der Spindelmutter muss keine weitere Lagerung der Spindelmutter durch die Schmiervorrichtung versorgt werden, und da die Spindelmutter zumindest teilweise ein Ende des Schmiermittelbehältnisses bildet, kann die Größe des Schmiermittelbehältnisses auf ein Minimum beschränkt werden, wodurch auch der im Schmiermittelbehältnis vorzusehende Schmiermittelvorrat reduziert werden kann. Als flüssiges Schmiermittel kann insbesondere Schmieröl vorgesehen werden. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass der Bereich des Eingriffs zwischen Spindel und Spindelmutter ausreichend mit Schmiermittel versorgt wird. Durch die Anpassbarkeit der Länge des Schmiermittelbehältnisses an den jeweiligen Abstand zwischen Spindelmutter und Lagerbereich werden auch solche Bereiche der Spindel, die sich zwischen Spindellagerung und Spindelmutter befinden, im wesentlichen von dem Schmiermittelbehältnis umgeben. So kann effektiv verhindert werden, dass von der Oberfläche der Antriebsspindel abgeschleudertes Schmiermittel in diesem Bereich in die Umgebung gelangt, einen Schmiermitteldunst hervorruft und so die Spritzgießmaschine verunreinigt.
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Durch das Vorsehen von flüssigem Schmiermittel und insbesondere Schmieröl, von dem beim Betrieb eine gewisse Menge nach Art eines Ölbades in dem Schmiermittelbehältnis bevorratet wird, tritt nur ein geringer Schmiermittelverbrauch auf, da es sich im wesentlichen um ein geschlossenes System handelt. So kann ein hoher Schmierzyklus mit hohem Verbrauch, wie er ansonsten bei einer Schmierung von schnell laufenden Antriebsspindeln mit flüssigem Schmiermittel notwendig ist, vermieden werden. Bei dem erfindungsgemäßen Spindeltrieb kann die Schmiervorrichtung gleichzeitig zur Schmierung der axial festen Lagerung der Antriebsspindel genutzt werden.
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Es kann vorteilhaft sein, Mittel zum Druckausgleich im Bereich des Schmiermittelbehältnisses, beispielsweise ein Ventil, vorzusehen, um einen Druckausgleich bei einer Volumenänderung des Schmiermittelbehältnisses zu ermöglichen. Solche Mittel sollten bevorzugt oberhalb eines maximal erreichbaren Schmiermittelniveaus angeordnet sein.
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Als spezieller Anwendungsfall kann ein erfindungsgemäßer Spindeltrieb mit einer Schmiervorrichtung zum Antreiben eines Kreuzkopfes eines Kniehebelmechanismus zum Einsatz kommen. Spindeltriebe insbesondere mit schnell laufender Antriebsspindel können hierbei bevorzugt bei Schließeinheiten von Spritzgießmaschinen zum Einsatz kommen und eignen sich beispielsweise für Hochleistungsanwendungen, bei denen sehr schnelle Öffnungs- und Schließbewegungen gewünscht sind. Bevorzugterweise ist hier die Antriebsspindel an einer Abstützplatte gelagert, während die Spindelmutter mit dem Kreuzkopf des Kniehebelmechanismus verbunden ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung kann ein Ausgleichsbehälter vorgesehen sein, dessen Innenraum in Strömungsverbindung mit einem Innenraum des Schmiermittelbehältnisses steht. So können Druck- und Volumenschwankungen in diesem, die durch die Änderung des Abstandes zwischen Spindelmutter und Lagerbereich verursacht werden, effektiv ausgeglichen werden und ein im wesentlichen konstantes Schmiermittelniveau sichergestellt werden. Ein solcher Ausgleichsbehälter ist insbesondere aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit und der daraus resultierenden hohen axialen Verfahrgeschwindigkeit der Spindelmutter von Interesse, da dadurch starke Volumenänderungen des Schmiermittelbehältnisses pro Zeiteinheit bewirkt werden.
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Das Schmiermittelniveau im Schmiermittelbehältnis sollte in etwa derart eingestellt werden, dass ein unteres Drittel der Spindel in das Schmiermittelbad eintaucht. Auf diese Weise kann auch bei den in diesem Bereich oft eingesetzten Planetenspindelmuttern eine ausreichende Schmierung der sich langsamer um die Spindelachse drehenden Planeten gegenüber dem festen Teil der Spindelmutter gewährleistet werden. Dadurch dass die Planeten in regelmäßigen Abständen wieder in das Schmiermittelbad eintauchen, ist so eine durchgängige Schmierung der Kombination von Antriebsspindel und Spindelmutter gewährleistet.
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Eine Außenwand des Schmiermittelbehältnisses kann gemäß einer Ausführungsform als längenveränderlicher Faltenbalg ausgeführt sein. Hierbei ist das Material des Faltenbalgs derart zu wählen, dass es für das verwendete Schmiermittel dicht ist. Der Faltenbalg kann auf der Seite der Spindelmutter durch schmiermitteldichtes Verklemmen mit der drehfesten Spindelmutter, beispielsweise durch Einklemmen zwischen einem Metallring und der Mutter, verbunden sein. Auf der anderen Seite kann der Faltenbalg analog schmiermitteldicht an einem Lagerbereich der Antriebsspindel befestigt sein.
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Ein solcher Faltenbalg ist bevorzugt derart ausgewählt, dass sein Innendurchmesser sowohl im gestauchten als auch im gestreckten Zustand geringfügig größer als der Außendurchmesser der Antriebsspindel ist, und dass es zu keinerlei Durchhängen des Faltenbalgs und in Folge dessen zu einer unbeabsichtigten Berührung zwischen Antriebsspindel und Faltenbalg kommen kann, die diesen beschädigen könnte. Die Länge des Faltenbalgs ist hierbei derart auszulegen, dass die maximalen Abstände zwischen Spindellager und Spindelmutter überfahren werden können, ohne dass es zu Beschädigungen des Faltenbalgs kommt.
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Alternativ kann eine Außenwand des Schmiermittelbehältnisses nach Art eines Teleskoprohres ausgebildet sein, wobei die einzelnen Teleskoprohrelemente ineinander verschieblich angeordnet sind, und gegeneinander öldicht ausgeführt sind. Auch hier muss darauf geachtet werden, dass das Teleskoprohr den maximal erreichbaren Abstand zwischen dem Lagerbereich der Antriebsspindel und Spindelmutter problemlos überbrücken kann, zudem ist es vorteilhaft, einen möglichst kleinen Durchmesser für das Teleskoprohr als solches zu wählen, da dadurch ein geringer Schmiermittelbedarf sichergestellt werden kann.
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Vorteilhafter Weise ist ein weiteres Schmiermittelbehältnis vorgesehen, in das das die Spindelmutter durchsetzende Ende der schnell laufenden Antriebsspindel eintauchen kann. Dieses weitere Schmiermittelbehältnis sollte das freie Spindelende auf der dem Spindellager abgewandten Seite der Spindelmutter zumindest teilweise umgeben, wobei sein eines Ende zumindest teilweise von einer zweiten Stirnseite der Spindelmutter gebildet sein kann. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass auch durch die Spindel-Spindelmutter-Kombination hindurchtretendes und/oder auf dieser Seite abgeschleudertes Schmieröl sicher aufgefangen und entweder abgeleitet und gegebenenfalls einer Wiederverwendung zugeführt werden kann, oder aber dass auch von dieser Seite eine Schmiermittelbadschmierung bereitgestellt werden kann.
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In besonders bevorzugter Weise ist das weitere Schmiermittelbehältnis im wesentlichen abgeschlossen, beispielsweise nach Art eines Hohlzylinders, in den die Antriebsspindel eintauchen kann, und weist einen Ablauf für überschüssiges Schmiermittel und/oder ein Druckausgleichsventil auf. Hierdurch kann ein Spindeltrieb mit einer Schmiervorrichtung für eine Spritzgießmaschine bereitgestellt werden, der im Betrieb möglichst verunreinigungsfrei und sparsam ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das weitere Schmiermittelbehältnis in Strömungsverbindung mit dem ersten Schmiermittelbehältnis und/oder dem Ausgleichsbehälter stehen. Insbesondere kann auch das zweite Schmiermittelbehältnis in Strömungsverbindung mit einem gegebenenfalls separaten Ausgleichsbehälter stehen, so dass ein im wesentlichen konstantes Schmiermittelniveau im zweiten Schmiermittelbehältnis gewährleistet wird.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung soll anhand der folgenden Zeichnung noch näher erläutert werden.
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Die Zeichnung zeigt schematisch einen Teil einer Schließeinheit 1 einer Spritzgießmaschine mit einer feststehenden Abstützplatte 16 und einer gegenüber dieser beweglichen Formaufspannplatte 18. Die Relativbewegung zwischen der Abstützplatte 16 und der Formaufspannplatte 18 wird durch einen Kniehebelmechanismus 20 erzeugt, der einen axial bewegten Kreuzkopf 22 aufweist. Der Antrieb des Kniehebelmechanismus 20 erfolgt über einen Spindeltrieb 2. Eine Antriebsspindel 4 des Spindeltriebs 2, die in einem Lager 8 rotationsbeweglich gelagert ist, steht mit einer Spindelmutter 6 in Eingriff. Die Spindelmutter 6 ist mit dem Kreuzkopf 22 des Kniehebelmechanismus 20 im wesentlichen drehfest verbunden. Um die Antriebsspindel 4 ist koaxial ein erstes Schmiermittelbehältnis 12 angeordnet, dessen Außenwand von einem beweglichen, längenveränderlichen Faltenbalg 14 gebildet wird. Die seitlichen Begrenzungen des ersten Schmiermittelbehältnisses 12 werden einerseits durch die Spindelmutter 6 gebildet, mit der der Faltenbalg 14 schmiermitteldicht verbunden ist, und andererseits durch einen Lagerbereich 10 des ortsfesten Lagers 8 der Spindel 4. Hierunter ist ein das Lager 8 umgebender Bereich zu verstehen, an den der Faltenbalg 14 beispielsweise schmiermitteldicht anflanschbar ist.
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Auf der vom Faltenbalg 14 abgewandten Seite der Spindelmutter 6 befindet sich ein zweites Schmiermittelbehältnis 24, in das die Spindel 4 bei einer Verschiebung des Kreuzkopfs 22 und der mit diesem verbundenen Spindelmutter 6 in Richtung des Lagers 8 eintaucht. Dieses zweite Schmiermittelbehältnis 24 ist ebenfalls im wesentlichen schmiermitteldicht gegenüber der Umgebung ausgeführt. Sein Innenraum steht über eine nicht dargestellte Verbindung in Strömungskommunikation mit dem Innenraum des ersten Schmiermittelbehältnisses 12, so dass sich ein in beiden vorhandener Schmiermittelpegel angleichen kann.
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Ein Ausgleichsbehälter 26 ist in Strömungsverbindung mit dem Innenraum des ersten Schmiermittelbehältnisses 12 vorgesehen, und gewährleistet ein im wesentlichen konstantes Schmiermittelniveau in diesem Bereich.
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Bei einer Verkleinerung des Volumens des Schmiermittelbehältnisses 12 wird Schmiermittel in den dem Ausgleichsbehälter 26 gedrückt, während bei einer Vergrößerung desselben Raums Schmiermittel aus diesem gesogen wird.
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Der erfindungsgemäße Spindeltrieb 2 mit Schmiervorrichtung an einer Spritzgießmaschine hat sich insbesondere beim Einsatz von schnell laufenden Antriebsspindeln 4 als vorteilhaft erwiesen, da aufgrund der hier auftretenden hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen Spindel 4 und Spindelmutter 6 eine Schmierung mit flüssigem Schmiermittel, insbesondere eine Ölschmierung, bevorzugt ist. Auf die bei konventionellen Ölschmierungen erforderliche hohe Schmierfrequenz kann bei Einsatz des erfindungsgemäßen Spindeltriebs 2 mit einer Schmiervorrichtung mit einem zumindest teilweise die Spindel 4 benetzenden Schmiermittelvorrat verzichtet werden, das Ausbilden eines Schmiermitteldunstes im Spindeleinbauraum, ein Auslaufen von Schmiermittel sowie eine daraus resultierende Verschmutzung der gesamten Maschine kann einfach und effektiv vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließeinheit
- 2
- Spindeltrieb
- 4
- Antriebsspindel
- 6
- Spindelmutter
- 8
- Spindellager
- 10
- Lagerbereich
- 12
- erstes Schmiermittelbehältnis
- 14
- Faltenbalg
- 16
- Abstützplatte
- 18
- bewegliche Formaufspannplatte
- 20
- Kniehebelmechanismus
- 22
- Kreuzkopf
- 24
- zweites Schmiermittelbehältnis
- 26
- Ausgleichsbehälter
