DE102006016343A1

DE102006016343A1 - Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE102006016343A1
Application number: DE200610016343
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kastel; Manfred Armbrüster
Original assignee: Demag Ergotech GmbH
Current assignee: Sumitomo SHI Demag Plastics Machinery GmbH
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: DE102006016343B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine, mit Säulen (2) zum Aufnehmen der Schließkraft, die jeweils auf einer Endseite über ein Außengewinde verfügen, das jeweils mit einer Säulenmutter (4) zur Veränderung einer effektiven Säulenlänge in Eingriff steht, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schließeinheit einer Spritzgießmaschine. Nachteilig war bislang die geringe Flexibilität in der optimalen Einstellung einer solchen Schließeinheit. Erfindungsgemäß wird deshalb für jede Säulenmutter (4) ein elektrischer Antrieb vorgesehen, so dass die effektive Säulenlänge für jede Säule (2) einzeln durch Verdrehen der Säulenmutter (4) eingestellt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine mit Säulen zum Aufnehmen der Schließkraft, die jeweils auf einer Endseite über ein Außengewinde verfügen, das jeweils mit einer Säulenmutter zur Veränderung einer effektiven Säulenlänge im Eingriff steht.
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Schließeinheit einer Spritzgießmaschine mit Säulen zum Aufnehmen der Schließkraft, die jeweils auf einer Endseite über ein Außengewinde verfügen, das jeweils mit einer Säulenmutter im Eingriff steht.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Schließeinheiten mit sogenannten Werkzeughöhenverstelleinrichtungen zum Verändern einer effektiven Säulenlänge bekannt. Die DE 101 61 911 C1 beschreibt eine solche Schließeinheit, bei der mit jeder Säule Verstellelemente formschlüssig verbunden sind, über die die Lage einer Formaufspannplatte axial relativ zu den Säulen mittels eines zentralen Antriebs veränderbar ist. Ein systembedingtes Spiel zwischen den Verstellelementen und den einzelnen Säulen, das durch die Summe der Toleranzen der einzelnen Bauteile entsteht, wird hier durch das Vorsehen einer Feststellvorrichtung für mindestens eines der Verstellelemente weitgehend eliminiert. Die Feststellvorrichtung ist als verschiebbarer Kolben ausgestaltet, der hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch betätigbar ist. Durch diesen Kolben wird das Verstellelement verspannt und damit festgelegt.
Auch aus der DE 102 10 869 C1 ist eine Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine mit einer Werkzeughöhenverstelleinrichtung bekannt. Für diese ist eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, die bewirkt, dass die bewegliche Formaufspannplatte eine Entriegelung der Verriegelungseinrichtung bewirkt, sobald sie in einer im Dauerbetrieb nicht erreichten Lösestellung ist. Die Änderung der effektiven Säulenlängen erfolgt über ei nen einzigen Antrieb, der über Umlenkmechanismen verschiedene Spindeln antreibt, die ihrerseits in Eingriff mit der jeder Säule zugeordneten Verstellelementen stehen. So erfolgt an jeder Säule eine gleichzeitige Betätigung der Verstellelemente. Sobald die bewegliche Formaufspannplatte die Lösestellung verlässt, ist die Verriegelungseinrichtung wirksam, und eine weitere Relativbewegung der Verstellelemente und somit eine Betätigung der Werkzeughöhenverstelleinrichtung beispielsweise aufgrund von Spiel ist nicht möglich.
Die DE 103 04 844 A1 stellt Schließeinheiten mit verschiedenartigen Mechanismen zum Einstellen einer effektiven Säulenlänge vor, wobei Säulenmuttern im Eingriff mit einem Außengewinde der Säulen stehen. Die jeweiligen Nachteile werden detailliert dargelegt. So ist es nachteilig, zum Verändern der effektiven Säulenlänge eine Kette einzusetzen, mit der die Säulenmuttern über eine Außenverzahnung im Eingriff stehen, da die Kette unter Last gestreckt wird. Hierbei kommt es zu einer variablen Streckung der Kette zwischen den verschiedenen Säulenmuttern, was zu Abweichungen im Drehwinkel der jeweiligen Säulenmuttern führt und somit zu einer unterschiedlichen Einstellung der jeweiligen Säulenlänge. Des weiteren ist die Verwendung eines großen Teller- oder Sonnenrades bekannt, das über eine Außenverzahnung mit einer Außenverzahnung der Säulenmuttern im Eingriff steht. Das Sonnenrad stellt sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit und hat hohe Herstellkosten. Als Lösung der dadurch verursachten Probleme schlägt die DE 103 04 844 A1 einen Antrieb über ein kleineres Tellerrad mit zwischen diesem und den Säulenmuttern zwischengeordneten Stirnrädern vor.
Nachteilig am vorbekannten Stand der Technik ist, dass bei den Schließeinheiten einer Spritzgießmaschine eine aufwändige Justierung der Säulenlängen erforderlich ist, bevor eine effektive Säulenlänge einstellbar ist. Die Werkzeughöhe kann nur durch Beaufschlagen der Säulenmuttern mit gleichem bzw. ähnlichem Winkelvorschub angepasst werden. Dies ist insbesondere im Fall einer ungleichmäßigen Übertragung des Vorschubs auf die einzelnen Säulenmuttern ungenau. Das mechanischen Werkzeughöhenverstelleinrichtungen innewohnende Spiel der einzelnen Bauteile gegeneinander und die daraus resultierende Ungenauigkeit muss mittels aufwändiger Klemmvorrichtungen eliminiert bzw. minimiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine besonders flexibel betreibbare Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine vorzustellen, mittels derer auf Änderungen in der Werkzeughöhe sowie im Schließkraftbedarf einfach eingegangen werden kann. Desgleichen soll ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schließeinheit beschrieben werden, das sich zudem durch angenehme Betriebsbedingungen auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine gelöst, die Säulen zum Aufnehmen der Schließkraft aufweist, die jeweils auf einer Endseite über ein Außengewinde verfügen, das mit einer Säulenmutter zur Veränderung einer effektiven Säulenlänge im Eingriff steht und bei der erfindungsgemäß für jede Säulenmutter ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist. Somit ist jede Säulenmutter unabhängig von den anderen verstellbar, so dass die effektive Länge jeder Säule einzeln einstellbar ist.
Durch die separate Verstellbarkeit der Säulenmuttern kann besonders flexibel auf alle Anforderungen eingegangen werden, die insbesondere beim Einstellen einer Werkzeughöhe in einer Schließeinheit auftreten. Ein genaues Anpassen der effektiven Säulenlängen der Schließeinheit an eine Werkzeughöhe, das ist eine Längserstreckung des geschlossenen Werkzeugs in Richtung der Säulen, ist insbesondere auch deshalb von Bedeutung, da nur so eine optimale Aufbringung einer Schließkraft auf das Werkzeug sowie ein reibungsloses Schließen desselben gewährleistbar ist. Durch die exakte Einstellbarkeit jeder Säulenmutter kann somit insbesondere sowohl auf eine im Betrieb aufgrund von Zwischenfällen auftretende ungleichmäßige Verteilung der Schließkraft schnell reagiert werden als auch bei der Inbetriebnahme eines neuen Werkzeugs dessen Werkzeughöhe eingestellt werden.
Besonders vorteilhaft kann eine erfindungsgemäße Schließeinheit bei der Herstellung von asymmetrischen Formteilen zum Einsatz kommen, bei denen sich die Auftriebskraft der Form und die über die Säulen übertragene Schließkraft ungleichmäßig verteilt. Hier kann durch Ansteuern bzw. Verstellen der einzelnen Säulenmuttern unabhängig von den anderen über einen elektrischen Antrieb sehr leicht eine ausgeglichene Schließkraftbilanz erreicht werden. Eine solche Feinjustierung ist im Stand der Technik so nicht ohne weiteres möglich, da dort alle Säulenmuttern jeweils von einem einzigen Antrieb verstellt werden und somit eine separate Feinjustierung nicht möglich ist.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verstellbarkeit jeder Säulenmutter unabhängig von den anderen Säulenmuttern auch bei der Montage einer Schließeinheit einer Spritzgießmaschine. Bislang musste bereits bei der Montage sichergestellt werden, dass eine einheitliche Schließkraftübertragung über die Säulen ermöglichbar ist, da die Säulenlänge in der Folge nur noch durch gleichmäßiges Verdrehen der Säulenmuttern möglich war. Diese sehr zeitaufwändige Feinjustierung erfolgt normalerweise bereits vor Auslieferung, wobei eine weitere Nachjustierung am Aufstellungsort erforderlich werden kann. Gemäß der Erfindung kann auf eine exakte Feinjustierung im Voraus verzichtet werden. Diese kann vielmehr durch separates Ansteuern der einzelnen Säulenmuttern über den jeweils zugeordneten elektrischen Antrieb beispielsweise am Aufstellort erfolgen.
Somit kann bei einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine sowohl die anfängliche Justierung vereinfacht werden als auch die nachträgliche Einstellung der genauen Schließkraft, die eine gleichmäßige Verstellung der effektiven Säulenlängen umfassen kann oder aber auch eine unterschiedliche Verstellung je Säule, was insbesondere bei der Herstellung von asymmetrischen Formteilen ins Gewicht fällt.
Bei einer erfindungsgemäßen Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine, die eine feste und eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte aufweisen kann, kann es sich sowohl um eine Zwei- als auch um eine Drei-Platten-Schließeinheit handeln. Vorteilhaft hat sich der Einsatz insbesondere bei Drei-Platten-Spritzgießmaschinen erwiesen, die über eine feste und eine bewegliche Formaufspannplatte verfügen sowie über eine Abstützplatte, wobei die Schließkraft zwischen diesen drei Platten über die Säulen übertragbar ist. Als zwischen der Abstützplatte und der beweglichen Formaufspannplatte wirkender Schließmechanismus kann beispielsweise ein Hydrauliksystem oder aber auch ein Kniehebelsystem zum Einsatz kommen. Kniehebelsysteme können sowohl hydraulisch als auch elektrisch, meist über Spindel-Spindelmutter-Kombinationen, angetrieben werden. Im Falle einer Drei-Platten-Maschine können die Säulenmuttern auf der Seite der festen Formaufspannplatte oder aber auf der Seite der Abstützplatte vorgesehen sein. Durch die Veränderung der effektiven Säulenlänge wird der Abstand zwischen der festen Formaufspannplatte und der Abstützplatte an die Werkzeughöhe angepasst, so dass der Schließmechanismus, beispielsweise der Kniehebelmechanismus, unter optimaler Schließkraftaufbringung in der Schließstellung betreibbar ist.
Vorteilhaft bei dem Vorsehen eines elektrischen Antriebs für jede Säulenmutter unabhängig von den anderen ist insbesondere auch der besonders einfache konstruktive Aufbau, denn es entfallen sämtliche Übertragungselemente, mittels derer bislang die Kraft des einen Antriebs auf die verschiedenen Säulenmuttern verteilt wurde. Insbesondere kann so auf ein teures Teller- bzw. Sonnenrad verzichtet werden, das – ggf. unter Zwischenschaltung weiterer Zahnräder – mit Außenverzahnungen der Säulenmuttern im Eingriff steht. Diese Verzahnungen müssen hohe Anforderungen an die Präzision erfüllen, und insbesondere ein Sonnenrad ist relativ teuer in der Fertigung.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen separater elektrischer Antriebe für jede Säulenmutter ergibt sich weiters eine bislang unbekannte Flexibilität im Bau von Schließeinheiten, da eine Anpassung an unterschiedliche Säulenabstände bei unterschiedlichen Schließeinheiten vereinfacht wird. Die separaten elektrischen Antriebe können bei Spritzgießmaschinen beliebiger Holmweite einfach zum Einsatz kommen, es müssen keine speziellen Änderungen in den Teilegruppen für die Werkzeughöhenverstellung in Abhängigkeit von den Säulenabständen vorgenommen werden. Insbesondere müssen nicht unterschiedliche Sonnenräder für unterschiedliche Säulenweiten vorgesehen werden, wodurch sich eine teure Lagerhaltung und Spezialanfertigung für unterschiedliche Säulenweiten erübrigt.
Die elektrischen Antriebe können beispielsweise in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Säulenmutter vorgesehen sein und über ein Zahnrad oder ähnliche Übertragungsmechanismen mit einem Außengewinde der jeweiligen Säulenmutter im Eingriff stehen.
Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung der elektrischen Antriebe auch eine einfache Möglichkeit zur Wegmessung gegeben sein. So ist beispielsweise über einen mit dem Antrieb verbundenen Drehgeber anhand der Drehzahl des Rotors und der Steigung des Gewindes die effektive Säulenlänge ausgehend von einer Ausgangsposition ermittelbar. Insbesondere beim Einsatz von Synchronmotoren ist eine Rotordrehzahlermittlung beispielsweise mit Hilfe von Drehgebern realisierbar.
Bei einer erfindungsgemäßen Schließeinheit kann auf ein Verklemmen der einzelnen Säulenmuttern gegenüber den Säulen ggf. verzichtet werden, da mittels der einzelnen Antriebe und ggf. vorzusehender Wegmesssysteme, ein Ausgleich durch direkte Nachregelung stattfinden kann. Diese kann auch während eines Zyklus bzw. zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zyklen vorgenommen werden, so dass auf ein dauerhaftes Verklemmen verzichtet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann für jede Säulenmutter ein Direktantrieb vorgesehen sein. Solche Direktantriebe sind besonders kompakt und platzsparend und können in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Säulenmutter vorgesehen sein. Direktantriebe können gekapselt sein, worunter eine Lagerung des Rotors im Stator verstanden wird, der Rotor kann aber auch im wesentlichen frei beweglich im Stator aufgenommen sein, wobei auf eine entsprechende Halterung von Rotor zu Stator zu achten ist.
Vorteilhafterweise sind die Direktantriebe als Hohlwellenmotoren ausgebildet, deren Hohlwellen mit den Säulenmuttern verbunden sind. Dies gestattet eine besonders platzsparende und kompakte Anordnung und erlaubt den Verzicht auf weitere Übertragungselemente, da die Rotoren der Hohlwellenmotoren über die Hohlwelle direkt mit den Säulenmuttern verbunden sind. Insbesondere können so die über eine entsprechende zugeordnete Platte hinausragenden Säulenenden lediglich durch die Hohlwellenmotoren und die Säulenmuttern umgeben sein, während seitlich kein weiterer Platz für die Anbringung der Antriebe vorzusehen ist. Besonders bevorzugt können als solche Hohlwellenmotoren High-Torque-Motoren zum Einsatz kommen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Säulenmuttern zumindest teilweise in den Hohlwellen der Hohlwellenmotoren aufgenommen. Dieser Aufbau erlaubt eine weitere Platzreduzierung für den Aufbau und ermöglicht eine besonders gute Kraftübertragung zwischen Hohlwelle und Säulenmutter.
Der Stator jedes Hohlwellenmotors kann vorteilhafterweise über eine Drehmomentabstützung verfügen, mittels derer ein Gegenlager für das auf den Rotor übertragenen Drehmoment bildbar ist. Eine solche Drehmomentabstützung kann das übertragene Drehmoment beispielsweise gegenüber der Säule oder gegenüber einer zugeordneten Platte abstützen. Unter zugeordneter Platte kann hier die dem Säulengewinde benachbarte Platte, beispielsweise die feste Formaufspannplatte oder im Fall von Drei-Platten- Maschinen auch die Abstützplatte verstanden werden. Aufgrund des zwischen dem Außengewinde der Säule und dem mit diesem in Eingriff stehenden Gewinde der Säulenmutter sowie zwischen Säule und zugeordneter Platte herrschenden Spiels ist die relative Lage der Säulenmutter und damit auch der Hohlwelle des Hohlwellenmotors nicht fest in Bezug auf die Säule bzw. die zugeordnete Platte. Aus diesem Grund kann, insbesondere im Fall eines Hohlwellenmotors, dessen Hohlwellenachse im Stator gelagert ist, eine entsprechende Flexibilität in der Verbindung von Drehmomentabstützung zu Säule oder zugeordneter Platte notwendig werden.
Eine Drehmomentabstützung kann beispielsweise in einem oder mehreren mit dem Hohlwellenmotor bzw. dessen Stator verbundenen Bolzen bestehen, die in entsprechende, in der zugeordneten Platte vorgesehene Ausnehmungen, beispielsweise Nuten eingreifen und in diesen mit entsprechendem Spiel aufgenommen sind, aber beim Betreiben des Hohlwellenmotors Kraft bzw. Drehmoment auf die Platte übertragen können. Eine Drehmomentabstützung kann insbesondere auch als Gelenklager ausgeführt sein. Solche Gelenklager ermöglichen eine kraftübertragende, aber bewegliche Lagerung eines Elements an einem zweiten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können Halterungselemente vorgesehen sein, über die die Säulenmuttern an einer zugeordneten Platte gehaltert werden können. Die Halterungselemente sind so vorzusehen, dass eine freie Rotierbarkeit der Säulenmuttern zumindest im kraftfreien Zustand gewährleistbar ist. Über die Halterungselemente kann Kraft von den Säulenmuttern auf die zugeordnete Platte übertragbar sein, wie dies beim Aufbringen von Schließ- und/oder Aufreißkraft notwendig sein kann. Bei der zugeordneten Platte kann es sich wieder beispielsweise um eine feste Formaufspannplatte oder aber eine Abstützplatte handeln. Um eine ausreichende Rotierbarkeit der Säulenmutter relativ zur zugeordneten Platte zu gewährleisten, kann ein Spiel zwischen der Säulenmutter und der zugeordneten Platte einerseits sowie dem Halterungselement andererseits zumindest in axialer Richtung vorgesehen sein. In einem nicht kraftübertragenden Zustand kann somit eine freie Beweglichkeit der Säulenmutter sichergestellt werden, so dass ein einfaches Verstellen, beispielsweise zu Justierungszwecken, möglich ist.
Das Halterungselement kann beispielsweise als geteilter Ring ausgeführt sein, der mit der zugeordneten Platte verbindbar ist, ggf. unter Zwischenschaltung eines geeigneten Distanzelementes, und in eine entsprechende Umfangsnut der Säulenmutter eingreifen kann. Die Ausgestaltung aus zwei oder mehreren Ringsegmenten erlaubt eine einfachere Montierbarkeit. Es ist aber auch denkbar, beliebige andere Elemente vorzusehen, beispielsweise einfach über den Mutterumfang verteilte, in eine Ringnut derselben eingreifende Winkelelemente, die als Halterungselemente wirken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Säulenmuttern an einer zugeordneten Platte gelagert sein. Hierbei kann es sich bevorzugt um eine Radiallagerung handeln, die die Drehachse der Säulenmuttern relativ zur Platte festlegt, wobei keine axiale Festelegung erfolgt, die Lagerung kann aber auch sowohl zug- als auch druckübertragend ausgebildet sein. In diesem Fall kann direkt über das Lager und die entsprechende Auflagefläche zwischen Lager und Säulenmutter einerseits und Lager und zugeordneter Platte andererseits eine Abstützung bzw. Übertragung der Schließkraft bzw. Aufreißkraft erfolgen. Durch ein Vorsehen solcher Lager kann die räumliche Lage der Säulenmuttern relativ zur zugeordneten Platte zumindest im Hinblick auf die Drehachse im wesentlichen festgelegt werden.
Bei einer festen Verbindung zwischen Säulenmuttern und zugeordneter Hohlwelle wirkt sich das entsprechend auf die räumliche Lage der Hohlwelle aus. In diesem Fall können beispielsweise separate Statoren und zugeordnete Rotoren mit Hohlwelle bezogen werden, wobei eine Lagerung vom Rotor im Stator nicht notwendig ist. Der Stator des jeweiligen Hohlwellenmotors kann dann mit der zugeordneten Platte verbunden werden, wobei darauf zu achten ist, dass ein Spiel zwischen Rotor und Stator derart bemessen ist, dass eventuelle räumliche Lageschwankungen des Rotors nicht zu einem Verklemmen zwischen Rotor und Stator führen. Vorteilhaft hieran ist insbesondere die einfachere Montierbarkeit von Rotor bzw. Hohlwelle und Stator.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist jeder elektrische Antrieb separat ansteuerbar, so dass jede Säulenmutter und somit die effektive Länge jeder einzelnen Säule zeitnah und unabhängig voneinander jederzeit regulierbar ist. Gerade hierdurch kann, insbesondere bei gleichzeitiger Wegmessung, eine optimale Anpassung der jeweiligen Säulenlänge erfolgen, wobei insbesondere auch im Hinblick auf die Betriebsparameter im einzelnen prompt reagiert werden kann. So kann es beispielsweise auch möglich sein durch regelmäßiges Nachjustieren eventuelle störende Begleitgeräusche im wesentlichen zu eliminieren bzw. zu minimieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Schließeinheit einer Spritzgießmaschine, wobei diese insbesondere erfindungsgemäß ausgebildet sein kann. Eine solche Schließeinheit weist Säulen zum Aufnehmen der Schließkraft auf, die jeweils auf einer Endseite über ein Außengewinde verfügen, das jeweils mit einer Säulenmutter im Eingriff steht. Erfindungsgemäß kann eine effektive Säulenlänge für jede Säule einzeln durch Verdrehen der Säulenmutter, insbesondere mittels eines elektrischen Antriebes, eingestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft im Hinblick darauf, dass so eine optimale Schließkraftregelung erfolgen kann, die nicht bereits beim Einrichten vollständig festgelegt sein muss, sondern sogar im Betrieb noch bei Bedarf leicht angepasst werden kann. Durch die Möglichkeit, die effektive Säulenlänge für jede Säule einzeln einzustellen, kann insbesondere die Anpassung der Plattenparallelität bei Werkzeugen mit exzentrischer Kavität besonders einfach erfolgen. Unter effektiver Säulenlänge wird hierbei insbesondere die Länge verstanden, über die die beim Schließen und Verriegeln bzw. Öffnen eines Werkzeugs auftretende Schließ- sowie die Aufreißkraft übertragen wird und die den Abstand entsprechender Platten der Schließeinheit, beispielsweise der Abstützplatte und der festen Formaufspannplatte im Fall einer Drei-Platten-Spritzgießmaschine, festlegt. Auch bei der Inbetriebnahme einer Spritzgießmaschine kann das Verfahren vorteilhaft eingesetzt werden, denn das einzelne Verdrehen der den Säulen zugeordneten Säulenmuttern ermöglicht eine Feinjustierung am Ort des Einrichtens über separates Antreiben der Säulenmuttern durch die zugeordneten Antriebe.
Besonders vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß bei einem Umschalten von einer Öffnungs- zu einer Schließbewegung bzw. von einer Schließ- zu einer Öffnungsbewegung ein Nachjustieren jeder Säulenmutter erfolgen, so dass eine schnellere Anlage zwischen kraftaufnehmenden Gewindeflanken von Säule und Säulenmutter erreichbar ist. Aufgrund des fertigungstechnisch zwischen dem Außengewinde der Säulen und dem zugeordneten Innengewinde der Säulenmuttern vorzusehenden Spiels kommt es bei einem Umschalten von einer Öffnungs- zu einer Schließbewegung und umgekehrt zu einem Wechsel der jeweiligen kraftübertragenden Flanken, was aufgrund des vor handenen Spiels in einem axialen Hub der Säule relativ zur Säulenmutter resultiert, wobei der Hub im wesentlichen dem vorhandenen Spiel entspricht. Insbesondere bei Schnelllaufanwendungen mit sehr kurzen Zykluszeiten wird durch den wechselseitigen Anschlag der Gewindeflanken beim Umschalten ein Geräusch hörbar, das durch das Auftreffen der respektiven Gewindeflanken aufeinander erzeugt wird. Auch bei Anwendungen mit sehr schnellen Öffnungs- und/oder Schließbewegungen kann dieses Geräusch auftreten. Dieses Geräusch, das oft auch als Klappern bezeichnet wird, erhöht den Geräuschpegel beim Betrieb einer Maschine wesentlich und belastet dadurch das Bedienpersonal. Durch die fortwährenden Aufschläge wird das Material außerdem einer zusätzlichen Belastung unterworfen.
Dadurch, dass die effektiven Säulenlängen separat eingestellt werden, kann erfindungsgemäß sehr viel schneller reagiert werden, da die Trägheit von Übertragungsmechanismen im wesentlichen wegfällt. Der Einsatz elektrischer Antriebe, insbesondere von High-Torque-Motoren, eignet sich hierfür. Somit ist es möglich, die einzelnen Säulenmuttern auch während eines Umschaltens von Verriegelungszustand mit Schließkraftübertragung zu Öffnungsbewegung mit Übertragung einer Aufreißkraft derart zu verdrehen, dass ein schnelleres Berühren zwischen den im darauffolgenden Schritt kraftübertragend belasteten Flanken der im Eingriff stehenden Gewinde ermöglicht wird. Hierzu werden die Säulenmuttern in der Richtung rotatorisch angetrieben, in der sie, ausgehend von einem im wesentlichen maximalen Spiel zwischen den entsprechenden Flanken am schnellsten in Abhängigkeit von dem Gewindesinn auf die entgegengesetzte Flanke auftritt. Bei entsprechender Ansteuerung kann so ein Springen über eine dem gesamten Spiel entsprechende Länge im wesentlichen verhindert werden, das hierdurch auftretende starke Aufeinanderschlagen mit dem resultierenden Klappergeräusch kann effektiv vermindert werden. Ein aufwändiges Verklemmen der Säulenmuttern relativ zu den Säulen wird hierdurch überflüssig. Diese sogenannte Spielreduzierung entlastet sowohl das Bedienpersonal auch die Maschinenbauteile.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann durch das Nachjustieren jeder Säulenmutter ein axiales Spiel zwischen der jeweiligen Säulenmutter und einer der Bewegung korrespondierenden Kraftanlagefläche ebenfalls im wesentlichen kompensiert werden. Unter korrespondierenden Kraftanlageflächen werden hierbei diejenigen Flächen verstanden, über die zwischen der Säulenmutter und einer zugeordneten Platte, beispielsweise einer Abstützplatte oder einer festen bzw. einer beweglichen Formaufspannplatte Kraft übertragen wird. Die Kraftaufnahme kann hierbei beispielsweise auch zwischen einer entsprechenden Fläche der Säulenmutter und einem Halterungselement erfolgen, das im wesentlichen eine axiale Lage der Säulenmutter in Relation zu der zugeordneten Platte sicherstellt. Das zwischen der jeweiligen Säulenmutter und einer korrespondierenden Kraftanlagefläche vorgesehene Spiel kann notwendig sein, um eine Drehbarkeit der Säulenmutter im nicht belasteten Zustand zu erlauben.
Besonders vorteilhafterweise können hierbei das Spiel zwischen den Gewindeflanken des Außengewindes der Säulen und des Innengewindes der Säulenmuttern einerseits und das axiale Spiel zwischen Säulenmutter und korrespondierender Platte sowie entsprechendem Halterungselement andererseits im wesentlichen in der gleichen Größenordnung liegen, so dass durch das Nachjustieren zum Ausgleichen des Spiels des Gewindes gleichzeitig auch das Spiel zwischen den jeweils korrespondieren Kraftaufnahmeflächen reduziert werden kann. Hierdurch lässt sich gleichzeitig ein weiterer lärmerzeugender Faktor, nämlich ein Auftreffen verschiedener korrespondierender Kraftanlageflächen von Säulenmutter und zugeordneter Platte wesentlich verringern. Ebenfalls kann die Belastung der korrespondierenden Bauteile hierdurch minimiert werden.
Vorteilhafterweise kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Säulenmuttern und insbesondere der jeweiligen elektrischen Antriebe eine Schließkrafteinstellung erfolgen, durch die eine optimale Belastung der einzelnen Säulen gewährleistet werden kann. Dies kann ebenso beim Einrichten eines neuen Werkzeugs erfolgen, wie während des Betriebs. Insbesondere können so Verstellungen, die im Verlauf des Betriebs auftreten, einfach korrigiert werden, auch können ggf. auftretende ungleichmäßige Belastungen der Säulen aufgrund beispielsweise exzentrischer Formkavitäten im Werkzeug ausgeglichen werden.
Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß durch entsprechende Ansteuerungen der jeweiligen elektrischen Antriebe der Säulenmuttern die Plattenparallelität der Formaufspannplatten durchgehend gewährleistet werden.
Bevorzugterweise kann über die elektrischen Antriebe und ihre entsprechende Ansteuerung gleichzeitig eine Wegaufnahme und Wegmessung erfolgen, so dass die jeweils aktuell vorliegende effektive Säulenlänge einfach ermittelbar ist. Dies kann insbesondere bei Synchronmotoren über entsprechende Drehgeber oder ähnliches erfolgen.
Im folgenden soll anhand von Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
1: eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Schließeinheit,
2: eine solche in schematischer Draufsicht,
3: einen Schnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen Schließeinheit in einer Schließphase und
4: einen Schnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen Schließeinheit in einer Öffnungsphase.
1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Schließeinheit 1, von der eine Platte 8, hier eine Abstützplatte einer Drei-Platten-Maschine gezeigt ist, die von Säulen 2 durchsetzt wird, die einen Außengewindebereich aufweisen, über den sie im Eingriff mit dem Gewinde von Säulenmuttern 4 stehen. Die Schließeinheit 1 umfasst High-Torque-Hohlwellenmotoren 6, deren Rotoren jeweils mit den Säulenmuttern 4 verbunden sind. Die Säulenmuttern 4 sind an der Platte 8 zug- und druckkraftübertragend gehaltert, jedoch gegenüber dieser frei rotierbar.
Dieselbe Anordnung ist in 2 in der Draufsicht dargestellt, hier sieht man die Platte 8, die von vier Säulen 2 durchsetzt wird, die im Eingriff mit Säulenmuttern 4 stehen, die von Hohlwellenmotoren 6 umgeben und mit deren Rotoren verbunden sind. Dieser Aufbau ist sehr platzsparend, und durch die Verwendung von unabhängigen Hohlwellenmotoren 6 kann jede Säulenmutter einzeln rotatorisch angetrieben werden, so dass die effektive Länge jeder Säule 2 unabhängig von den anderen Säulen eingestellt werden kann.
In 3 ist ein Schnitt durch einen Teil einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schließeinheit dargestellt. Die Säule 2 steht über ihr Außengewinde im Eingriff mit der Säulenmutter 4, die mit dem Rotor eines nur schematisch dargestellten Hohlwellenmotors 6 verbunden ist. Der Stator des Hohlwellenmotors 6 ist mit einer Drehmomentabstützung 10 verbunden, die beispielsweise als geeigneter Bolzen oder ähnliches ausgeführt sein kann. Über den Umfang des Stators können auch mehrere solche Drehmomentabstützungen 10 vorgesehen sein. Die Drehmomentabstützung 10 steht mit der zugeordneten Platte 8 derart im Eingriff, dass zwar ein Drehmoment vom Stator auf die Platte übertragen werden kann, dass aber gleichwohl eine freie Beweglichkeit bzw. Verkippbarkeit des Stators in Axialrichtung und senkrecht zur Säulenlängsachse gegeben ist. Hierzu kann die Drehmomentabstützung beispielsweise in eine in der zugeordneten Platte vorgesehene Nut eingreifen.
Des weiteren ist ein Halterungselement 12 fest mit der Platte 8 verbunden, welches eine axiale Fixierung der Säulenmutter 4 relativ zur Platte 8 bewirkt. Diese relative Festlegung erfolgt mit einem Spiel, das notwendig ist, um eine Drehbarkeit der Säulenmutter 4 relativ zur Platte 8 zu gewährleisten. Als Halterungselement 12 kann beispielsweise ein geteilter Ring, der aus zwei Ringsegmenten besteht, zum Einsatz kommen, wobei die Ringsegmente über den Umfang der Säulenmutter 4 in eine in dieser vorgesehenen Umfangsnut eingreifen.
Die 3 zeigt die Werkzeughöhenverstelleinrichtung beim Aufbringen einer Schließkraft, die durch den Pfeil 14 symbolisiert wird. Beim Aufbringen der Schließkraft wird die Säulenmutter 4 über eine in ihrem linken Bereich vorgesehene Anlagefläche an der Platte 8 abgestützt. Das Außengewinde der Säule 2 und das Innengewinde der Säulenmutter 4 sind auf Zug belastet, so dass sich die entsprechenden Gewindeflanken kraftschlüssig berühren. Zwischen den jeweils gegenüberliegenden Flanken besteht ein Spiel. Auch zwischen der Säulenmutter 4 und dem Halterungselement 12 herrscht in 3 links von dem Halterungselement ein Spiel in axialer Richtung, das bevorzugt in der gleichen Größenordnung liegt wie das Spiel zwischen den Gewindeflanken.
In 4 ist die Anordnung aus 3 unter Aufbringung einer sogenannten Aufreißkraft, wie sie beim Öffnen eines Werkzeugs auftritt, dargestellt. Diese Aufreißkraft wird durch den Pfeil 16 dargestellt. In diesem Fall liegen die rechten Flanken des Außengewindes der Säule 2 an den entsprechenden Gewindeflanken der Säulenmutter 4 kraftübertragend an, während eine Seitenflanke der Umfangsnut der Säulenmutter 4 mit dem Halterungselement 12 kraftschlüssig zur Anlage kommt. Über das Halterungselement 12 wird die Aufreißkraft auf die zugeordnete Platte 8 übertragen. Da die Säulen mutter 4 zwischen Öffnungs- und Schließbewegung somit eine Relativbewegung zur zugeordneten Platte 8 ausführt, ist es bei Verwendung eines Hohlwellenmotors, dessen Rotor in dessen Stator gelagert ist, wegen der festen Verbindung zwischen Säulenmutter 4 und Rotor des Hohlwellenmotors notwendig, eine bewegliche, dennoch aber drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Stator des Hohlwellenmotors und der Platte 8 bereitzustellen. Dies geschieht über die Drehmomentabstützung 10.
Beim Betrieb der dargestellten Werkzeughöhenverstelleinrichtung wird eine effektive Säulenlänge jeder Säule 2 durch Verdrehen der jeweiligen Säulenmutter 4 eingestellt. Dies erfolgt im nicht belasteten Zustand, so dass die Säulenmutter 4 relativ zur zugeordneten Platte 8 durch entsprechendes Ansteuern des Hohlwellenmotors 6 frei verdrehbar ist. Bei einem Verdrehen der Säulenmutter 4 erfolgt eine Abstützung des vom Stator des Hohlwellenmotors 6 auf den Rotor übertragenden Drehmoments über die Drehmomentabstützung 10 an der Platte 8.
Durch das entsprechende Regulieren aller effektiven Säulenlängen, wodurch der relevante Abstand zwischen entsprechenden Platten eingestellt wird, kann bevorzugt unter Einsatz einer entsprechenden Steuerung eine sehr genaue Justierung erfolgen. Mit Hilfe dieser kann auch eine entsprechende Wegmessung zur Bestimmung der effektiven Säulenlänge erfolgen.
Durch ein entsprechendes Verdrehen der Säulenmuttern 4 kann auch eine Einstellung der exakten Plattenparallelität erfolgen, die zu Beginn bei Montage der Spritzgießmaschine erfolgen kann und dann jeweils bei Werkzeugwechsel. Ebenso kann eine Feinjustierung während eines Produktionslaufs erfolgen, sofern es zu Abweichungen kommt.
Ferner kann aufgrund der schnellen Reaktionszeit von Hohlwellenmotoren 6 und der geringen Trägheit der Werkzeughöhenverstellung durch die separate Ansteuerung der einzelnen Säulenmuttern 4 auch bei jedem Umschalten von einer Öffnungs- zu einer Schließbewegung bzw. von einer Schließ- zu einer Öffnungsbewegung ein Nachjustieren der Säulenmuttern 4 erfolgen. Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, befindet sich beim Aufbringen der Schließkraft 14 ein anderes Gewindeflankenpaar im Eingriff als beim Aufbringen der Öffnungs- bzw. Aufreißkraft 16. Insbesondere bei Schnelllauf anwendungen führt das Umspringen von einem Flankenpaar auf das andere Flankenpaar zu einem hohen Geräuschpegel. Hierzu trägt auch das Umspringen von der Anlagefläche zwischen Säulenmutter 4 und Platte 8 auf die Anlagefläche zwischen Säulenmutter 4 und Halterungselement 12 bei. Erfindungsgemäß wird jetzt jeder Hohlwellenmotor 6 so angesteuert, dass während des Umschaltens von Schließ- auf Öffnungsbewegung die Säulenmuttern derart angetrieben werden, dass durch die Drehbewegung der Abstand zwischen dem in der Folge belasteten Flankenpaar schneller verringert wird. Dies erfolgt durch Verdrehen der Säulenmutter in der gemäß der Gewindesteigung folgenden Richtung, so wird im Fall des Umschaltens zwischen Schließ- und Öffnungsbewegung die effektive Säulenlänge geringfügig verlängert, während sie beim Umschalten von Öffnungs- auf Schließbewegung geringfügig verringert wird.
Durch dieses Verdrehen kann gleichzeitig der Abstand zwischen der Säulenmutter 4 und dem Element, mit dem sie als nächstes zur kraftschlüssigen Anlage kommt, verringert werden. Dadurch kann gewährleistet werden, dass auch hier kein so starkes Umspringen erfolgt. Insbesondere bei einem Spiel in dem Gewinde zwischen Säulenmutter 4 und Säule 2, das in der gleichen Größenordnung liegt wie das axiale Spiel zwischen Säulenmutter 4 und Platte 8 einerseits bzw. Halterungselement 12 andererseits, kann das aktive Nachjustieren der Säulenmutter ein lärmerzeugendes Umspringen von kraftübertragenden Gewindeflanken sowie kraftübertragenden Flächen zwischen Säulenmutter und Platte einerseits sowie Halterungselement andererseits effektiv vermindern. So kann eine besonders ruhige und die Bauelemente nur geringfügig belastende Betriebsweise sichergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Schließeinheit sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer solchen zeichnen sich durch eine besonders hohe Flexibilität sowohl bei der Montage einer Spritzgießmaschine als auch beim Nachjustieren sowie im Betrieb aus, wobei insbesondere ein Schnelllaufbetrieb durch entsprechendes Ansteuern der einzelnen elektrischen Antriebe optimiert gefahren werden kann.

1: Schließeinheit
2: Säule
4: Säulenmutter
6: Hohlwellenmotor
8: Abstützplatte
10: Drehmomentabstützung
12: Halterungselement
14: Schließkraft
16: Öffnungskraft

Claims

Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine, mit Säulen (2) zum Aufnehmen der Schließkraft, die jeweils auf einer Endseite über ein Außengewinde vertilgen, das jeweils mit einer Säulenmutter (4) zur Veränderung einer effektiven Säulenlänge im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Säulenmutter (4) ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist.
Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Säulenmutter (4) ein Direktantrieb vorgesehen ist.
Schließeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktantriebe als Hohlwellenmotoren (6) ausgebildet sind, deren Hohlwellen mit den Säulenmuttern (4) verbunden sind.
Schließeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulenmuttern (4) zumindest teilweise in den Hohlwellen der Hohlwellenmotoren (6) aufgenommen sind.
Schließeinheit einer Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator jedes Hohlwellenmotors (6) über eine Drehmomentabstützung (10), insbesondere ein Gelenklager, verfügt, über die er insbesondere mit einer zugeordneten Platte (8) in Eingriff bringbar ist.
Schließeinheit nach einem der Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass Halterungselemente (12) vorgesehen sind, um die Säulenmuttern (4) an einer zugeordneten Platte zu haltern.
Schließeinheit nach einem der Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulenmuttern (4) an einer zugeordneten Platte (8) gelagert sind.
Schließeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator jedes Hohlwellenmotors (6) mit der zugeordneten Platte (8) verbunden ist.
Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektrische Antrieb separat ansteuerbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer Schließeinheit einer Spritzgießmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1–9, mit Säulen (2) zum Aufnehmen der Schließkraft, die jeweils auf einer Endseite über ein Außengewinde verfügen, das jeweils mit einer Säulenmutter (4) im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine effektive Säulenlänge für jede Säule (2) einzeln durch Verdrehen der Säulenmutter (4), insbesondere mittels eines elektrischen Antriebs, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Umschalten von einer Öffnungs- zu einer Schließbewegung bzw. von einer Schließ- zu einer Öffnungsbewegung ein Nachjustieren jeder Säulenmutter (4) erfolgt, so dass eine schnellere Anlage zwischen kraftaufnehmenden Gewindeflanken von Säule (2) und Säulenmutter (4) erreichbar ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Nachjustieren jeder Säulenmutter (4) ein axiales Spiel zwischen der jeweiligen Säulenmutter (4) und einer der Bewegung korrespondierenden Kraftanlagefläche im wesentlichen kompensiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Ansteuerung des jeweiligen elektrischen Antriebs der Säulenmuttern (4) eine Schließkrafteinstellung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Ansteuerung des jeweiligen elektrischen Antriebs der Säulenmuttern (4) die Plattenparallelität von Formaufspannplatten eingestellt wird.