DE102006017502B4

DE102006017502B4 - Formschließeinheit

Info

Publication number: DE102006017502B4
Application number: DE102006017502A
Authority: DE
Inventors: Jun Koike; Takaki Miyauchi; Makoto Nishizawa; Nobuyuki Muroi
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: CN1853894A; DE102006017502A1; US20060246172A1; JP2006289861A; CN1853894B; JP4643343B2; US7416403B2

Abstract

Formschließeinheit (11, 61, 81), umfassend:
eine stationäre Formaufspannplatte (13);
Führungsholme (14, 75, 82), die an der stationären Formaufspannplatte (13) angebracht sind;
eine bewegliche Formaufspannplatte (16), die entlang der Führungsholme (14, 75, 82) in Bezug auf die stationäre Formaufspannplatte (13) vor und zurück bewegbar ist;
einen ersten Servomotor (15, 62, 85), durch den die bewegliche Formaufspannplatte (16) von der stationären Formaufspannplatte (13) beim Kern-Rückzug wegbewegbar ist;
und
einen zweiten Servomotor (17), durch den die bewegliche Formaufspannplatte (16) zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs vor und zurück bewegbar ist,
wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:
eine Steuerungsvorrichtung (20, 63, 86), die den ersten Servomotor (15, 62, 85) so steuert, dass er die bewegliche Formaufspannplatte (16) von der stationären Formaufspannplatte (13) wegbewegt, und die den zweiten Servomotor (17) so steuert, dass während des Kern-Rückzugs eine Kraft auf die bewegliche Formaufspannplatte (16) in eine Richtung auf die stationäre Formaufspannplatte (13) hin aufgebracht wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Formschließeinheit gemäß den Patentansprüchen 1 und 3.
Ein Betrieb, der Kern-Rückzug genannt wird, wird in einem Gießprozess in einem Fall durchgeführt, bei dem ein Material, das mit einem Schaumbildner vermischt wurde, unter Verwendung beispielsweise einer Spritzguss-Maschine oder dergleichen geformt wird. Der Kern-Rückzug bezieht sich auf einen Betrieb, bei dem ein mit einem beweglichen Werkzeug versehene bewegliche Formaufspannplatte bei niedriger Geschwindigkeit in einen Zustand zurückbewegt wird, bei dem ein großer Teil des Materials aufgeschmolzen ist. Hierbei bezeichnet das Rückwärtsbewegen der beweglichen Formaufspannplatte die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte in einer Richtung weg von der stationären Formaufspannplatte. Gemäß diesem Rückzug wird ein Druck in den Werkzeugen abgesenkt und ein Aufschäumen des Schaumbildners wird unterstützt. Eine Formschließeinheit, die diese Art von Kern-Rückzug durchführt, wird beispielsweise in der JP 2004-314492 A beschrieben.
Beim Kern-Rückzug wird die bewegliche Formaufspannplatte beispielsweise mittels eines Servomotors bewegt. Zu diesem Zeitpunkt entsteht mit der Bewegung an der beweglichen Formaufspannplatte eine Trägheitskraft. Daher bewegt sich auch dann, wenn der Antrieb des Servomotors gestoppt wurde, die bewegliche Formaufspannplatte oft aufgrund ihrer eigenen Trägheit in eine abgeschlossene Rückzugs-Position. Es gibt ebenso eine Formschließeinheit, bei der während des Kern-Rückzugs ein Rückdruck auf einen hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder aufgebracht wird. Der Rückdruck ist ein Druck, der eine Kraft erzeugt, die in eine Richtung entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der beweglichen Formaufspannplatte wirkt.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Formschließeinheit zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, den Servomotor, der den Kern-Rückzug durchführt, zu miniaturisieren.
Hierbei ist der Kern-Rückzug ein Betrieb der Bewegung einer beweglichen Formaufspannplatte, die mit einem beweglichen Werkzeug versehen ist, weg von der stationären Formaufspannplatte und bei niedriger Geschwindigkeit in einem Zustand, bei dem ein großer Teil des Materials geschmolzen ist, und beim Unterstützen des Aufschäumens eines Aufschäummaterials.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird durch den Servomotor eine Kraft zur Aufhebung einer Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte aufgebracht. Dementsprechend ist es möglich, den Servomotor, der einen Kern-Rückzug durchführt, zu miniaturisieren.
Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung angegeben und ein Teil hiervon wird aus der Beschreibung ersichtlich oder kann durch Ausübung der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können mittels der Instrumentarien und Kombinationen, die insbesondere im Folgenden herausgestellt werden, realisiert und erreicht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
Die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung darstellen und bilden, illustrieren Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der generellen Beschreibung, wie sie oben angegeben wurde, und der detaillierten Beschreibung der Ausführungsform, wie sie im Folgenden angegeben werden, zu Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 ist eine Draufsicht, die einen Abschnitt eines Teils einer Formschließeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand einer Halbmutter und eines Führungsholms im Eingriff zeigt, der in der in 1 gezeigten Formschließeinheit inkorporiert ist;
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand der Halbmutter und des Führungsholms in einem Werkzeugverspann-Betrieb gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand der Halbmutter und des Führungsholms in einem Kern-Rückzug gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist eine Draufsicht, die einen Querschnitt eines Teils einer Formschließeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Draufsicht, die einen Querschnitt eines Teils einer Formschließeinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand einer Halbmutter sowie eines Führungsholms in einem Eingriffsbetrieb, der in der in 6 gezeigten Formschließeinheit eingebaut ist, zeigt;
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand einer Halbmutter und eines Führungsholms in einer Formschließeinheit gemäß der dritten Ausführungsform zeigt; und
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand der Halbmutter und des Führungsholms in einem Kern-Rückzug gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Anschluss wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die auf eine Formschließeinheit beispielsweise einer Spritzgießmaschine angewendet wird.
1 zeigt eine Formschließeinheit 11 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Spanneinheit 11 eine stationäre Formaufspannplatte 13, Führungsholme 14, Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15, eine bewegliche Formaufspannplatte 16, Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs, Halbmuttern 18 sowie eine Steuerungsvorrichtung 20. Die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 sind ein Beispiel für einen ersten Servomotor. Der Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen. des Werkzeugs ist ein Beispiel für einen zweiten Servomotor. Die Halbmutter 18 ist ein Beispiel für einen Fixierungsmechanismus.
Ein stationäres Werkzeug 25 ist an einer vorderen Fläche der stationären Formaufspannplatte 13 angebracht. Ein hydraulischer Werkzeugspann-Zylinder 26 ist an der stationären Formaufspannplatte 13 vorgesehen. Eine Vielzahl von Führungsholmen 14 sind an der stationären Formaufspannplatte 13 angebracht, um nach vorne und zurück beweglich zu sein. Insbesondere beinhaltet jeder Führungsholm 14 einen Kolbenabschnitt 27 an dessen proximalem Ende. Die Kolbenabschnitte 27 sind im hydraulischen Werkzeug-Klemmzylinder 26 angeordnet. Dementsprechend ist in dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 jeder Kolbenabschnitt 27 in Sandwichweise zwischen zwei Zylinderkammern inklusive einer Kammer 28 an der Werkzeugspannseite und einer Kammer 29 an der Werkzeugöffnungsseite angebracht.
Wenn ein hydraulisches Fluid zu jeder Kammer 28 an der Werkzeugspannseite zugeführt wird, bewegt sich jeder Führungsholm 14 zurück. Die Rückwärtsbewegung der Führungsholme 14 zeigt, dass sich der Führungsholm 14 in 1 nach rechts bewegt. Wenn das hydraulische Fluid zur Kammer 29 an der Werkzeugöffnungsseite zugeführt wird, bewegt sich der Führungsholm 14 nach vorne. Eine äußere umfängliche Fläche des Führungsholms 14 ist mit einer Eingriffsnut 14a versehen, die eine Sägezahn- und eine mit einem Gewinde versehene ringförmige Nut beinhaltet.
Trennwände 31 sind an der hinteren Fläche der stationären Formaufspannplatte 13 angebracht. Ein proximales Ende 27a jedes Kolbenabschnitts 27 erstreckt sich durch die Trennwand 31, um von der Wand aus hervorzustehen. Ein Gegenmutterabschnitt 32 ist am axialen zentralen Abschnitt des Kolbenabschnitts 27, der sich durch die Trennwand 31 erstreckt, angebracht. Der Gegenmutterabschnitt 32 stellt einen Teil einer Kugelumlaufspindel 33 dar. Die Kugelumlaufspindel 33 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel.
In jeder Trennwand 31 ist ein Positioniergehäuse 34 an einer Fläche der Trennwand, die einer Fläche der Wand gegenübersteht, an der der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 26 angebracht ist, angebracht. Ein Lager 36 ist an der hinteren Fläche des Positioniergehäuses 34 koaxial mit dem Kolbenabschnitt 27 angebracht. Die hintere Fläche des Positioniergehäuses 34 ist die Fläche, die der Fläche gegenübersteht, die an der Trennwand 31 angebracht ist. Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 37 der Kugelumlaufspindel 33 ist drehbar durch das Lager 36 abgestützt.
Ein distales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts 37 ist mit einem Schraubenabschnitt 37a versehen. Dieser Schraubenabschnitt 37a steht im Gewindeeingriff mit dem Gegenmutterabschnitt 32. Ein proximales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts 37 erstreckt sich durch die hintere Fläche des Positioniergehäuses 34. Dieser hervorstehende Abschnitt ist mit einem angetriebenen Riemen 38 versehen.
Jeder Führungsholm-Gleit-Servomotor 15 ist am äußeren Abschnitt des Positioniergehäuses 34 angebracht. In dieser Ausführungsform agiert der Führungsholm-Gleit-Servomotor 15 als Einstell-Servomotor für die Eingriffsposition. Der Führungsholm-Gleit-Servomotor 15 ist mit einem Antriebsriemen 39 versehen. Ein Zahnriemen 41 erstreckt sich zwischen dem Antriebsriemen 39 und dem angetriebenen Riemen 38.
Daher dreht sich dann, wenn jeder Führungsholm-Gleit-Servomotor 15 angetrieben wird, der mit einem Gewinde versehene Schaft 37 der Kugelumlaufspindel 33. Eine Drehbewegung des mit einem Gewinde versehenen Schafts 37 über den Gegenmutterabschnitt 32 wird in eine lineare Bewegung des Kolbenabschnitts 37 transformiert. Dies bedeutet, dass wenn der Führungsholm-Gleit-Servomotor 15 angetrieben wird, der Führungsholm 14 vorwärts und zurück bewegt werden kann.
Die bewegliche Formaufspannplatte 16 wird über den Führungsholm 14 angeordnet. Die bewegliche Formaufspannplatte 16 ist entlang des Führungsholms 14 in einer Richtung, die der stationären Formaufspannplatte 13 nahe kommt oder sich von dieser wegbewegt, vorwärts und zurück beweglich.
Ein bewegliches Werkzeug 42 ist an einer vorderen Fläche der beweglichen Formaufspannplatte 16 vorgesehen. Die vordere Fläche der beweglichen Formaufspannplatte 16 steht der stationären Formaufspannplatte 13 gegenüber. Das bewegliche Werkzeug 42 ist so angebracht, dass es dem stationären Werkzeug 25 gegenüberliegt. Eine Werkzeugfläche des stationären Werkzeugs 25 kommt in Kontakt mit der des beweglichen Werkzeugs 42, um so einen Hohlraum 43 zwischen dem stationären Werkzeug 25 und dem beweglichen Werkzeug 42 auszubilden.
Darüber hinaus sind die Gegenmutterabschnitte 45 an den Seitenflächen der beweglichen Formaufspannplatte 16 fixiert. Die Servomotoren 17 für die Werkzeug-Öffnung/Verschluss sind an der stationären Formaufspannplatte 13 über (nicht gezeigte) Befestigungsarme angeordnet. Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 47 ist an einer Drehwelle jedes der Servomotoren 17 für die Öffnung/den Verschluss des Werkzeugs angebracht. Jeder mit einem Gewinde versehene Schaft 47 weist einen Schraubenabschnitt 47a auf. Jeder Schraubenabschnitt 47a ist im Schraubeingriff mit dem Gegenmutterabschnitt 45. Der mit einem Gewinde versehene Schaft 47 sowie die Gegenmutterabschnitte 45 stellen jeweils eine Kugelumlaufspindel 48 dar. Die Kugelumlaufspindel 48 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel.
Daher drehen sich die mit einem Gewinde versehenen Schafte 47 dann, wenn die Servomotoren 17 für die Öffnung/den Verschluss des Werkzeugs angetrieben werden. Eine Drehbewegung jedes mit einem Gewinde versehenen Schafts 47 wird über die Gegenmutterabschnitte 45 in eine lineare Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 transformiert. Dies bedeutet, dass dann wenn die Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs angetrieben werden, die bewegliche Formaufspannplatte 16 vorwärts und zurück bewegt werden kann. Dementsprechend öffnet und verschließt sich das bewegliche Werkzeug 42 in Bezug auf das stationäre Werkzeug 25.
Die Halbmuttern 18 sind an der hinteren Fläche der beweglichen Formaufspannplatte 16 angebracht. Die Halbmuttern 18 stehen lösbar mit dem Eingriffsnuten 14a des Führungsholms 14 im Eingriff. Die Halbmuttern 18 werden in radialer Richtung des Führungsholms 14 jeweils mittels der Öffnungs-/Verschließ-Zylinder 51 angetrieben.
Wenn die Halbmuttern 18 in Richtung angetrieben werden, um mit den Eingriffsnuten 14a im Eingriff zu stehen, wird die bewegliche Formaufspannplatte 16 an den Führungsholmen 14 fixiert. Wenn jeder Halbmutter 18 in einer Richtung angetrieben wird, die ein Loslösen von der Eingriffsnut 14a bewirkt, ist die bewegliche Formaufspannplatte 16 von den Führungsholmen 14 freigegeben. Wenn die bewegliche Formaufspannplatte 16 von den Führungsholmen 14 freigegeben wird, ist die bewegliche Formaufspannplatte entlang des Führungsholms 14 beweglich.
Die Steuerungsvorrichtung 20 ist elektrisch mit den Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 und den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs jeweils über Drahtleitungen 53 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 20 übermittelt Steuerungssignale zu den Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 und den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs über die Drahtleitungen 53. Dementsprechend steuert die Steuerungsvorrichtung 20 die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 und die Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs.
Die Steuerungsvorrichtung 20 treibt die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 derart an, dass sie während eines Kern-Rückzugs der beweglichen Formaufspannplatte 16 über den Führungsholm 14 zurückbewegen. Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 20 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs so an, dass eine Kraft auf die bewegliche Formaufspannplatte aufgebracht wird, die die bewegliche Formaufspannplatte 16 vorwärts bewegt. Die Vorwärtsbewegung der beweglichen Formaufspannplatte zeigt an, dass sich die bewegliche Formaufspannplatte 16 in einer solchen Richtung bewegt, dass sie nahe zur stationären Formaufspannplatte 13 gelangt.
Im Anschluss wird ein Verfahren zum Werkzeugverspannen unter Verwendung einer Formschließeinheit 11 beschrieben.
Zuerst werden das stationäre Werkzeug 25 und das beweglichen Werkzeug 52 angebracht und ein Dicken-Einstellbetrieb des Werkzeugs wird durchgeführt. Insbesondere werden zuerst die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs so angetrieben, dass sie die bewegliche Formaufspannplatte 16 zu einer Verschlussgrenze für das Werkzeug bewegen. Die Verschlussgrenze für das Werkzeug ist eine Position direkt bevor die Werkzeugfläche des beweglichen Werkzeugs 42 in Kontakt mit der des stationären Werkzeugs 25 gelangt.
Danach werden die Halbmuttern 18 mit den Eingriffsnuten 14a der Führungsholme 14 unter Verfahren der jeweiligen Öffnungs-/Verschluss-Zylinder 51 in Eingriff gebracht. Dies fixiert die bewegliche Formaufspannplatte 16 an den Führungsholmen 14. Zu diesem Zeitpunkt sind, wie dies in 2 gezeigt ist, Abstände vor und hinter den Zähnen zwischen jeder Halbmutter 18 und jedem Führungsholm 14 ausgebildet.
Hierbei kann, wie dies in 2 gezeigt ist, die Halbmutter 18 nahezu im Eingriff mit der Eingriffsnut 14a der Führungsholme 14 stehen. Jedoch ist in einigen Fällen aufgrund einer Abweichung zwischen den Kanten und Nuten oder dergleichen die Halbmutter 18 nicht genau im Eingriff mit der Eingriffsnut 14a. In diesem Fall werden die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 so angetrieben, dass sie die Führungsholme 14 fein nach vorne bewegen. Dies stellt eine fixierte Position zwischen der beweglichen Formaufspannplatte 16 und den Führungsholmen 14 ein und die Halbmuttern 18 stehen jeweils genau im Eingriff mit den Eingriffsnuten 14a.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Position jedes Führungsholms 14 mittels eines (nicht gezeigten) Positionssensors, der im Führungsholm-Gleit-Servomotor 15 angeordnet ist, ausgelesen und die Position wird gespeichert. In einem nachfolgenden Werkzeug-Verschlussbetrieb während der Ausformung wird der Antrieb des Führungsholm-Gleit-Servomotors 15 in einer solchen Weise gesteuert, dass der Führungsholm 14 beständig zu seiner gespeicherten Position bewegt wird. Ein Werkzeug-Dicken-Einstellbetrieb wird auf diese Weise abgeschlossen. Davor oder danach wird ein Rückzug-Maß in der Steuerungsvorrichtung 20 eingestellt. Insbesondere wird ein erforderliches Rückzug-Maß aus einer Gestalt und einem Material eines Produkts berechnet und dieser berechnete Wert wird in die Steuerungsvorrichtung 20 eingegeben.
Danach tritt der Prozess in einen Spritzguss-Zyklus ein, der den Schließbetrieb für das Werkzeug und den Kern-Rückzug beinhaltet.
Zuerst wird der Schließbetrieb durchgeführt. Insbesondere wird die bewegliche Formaufspannplatte 16 durch den Servomotor für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zu ihrer gespeicherten Position bewegt. Zusätzlich wird der Führungsholm 14 durch den Führungsholm-Gleit-Servomotor 15 zur gespeicherten Position bewegt. Die Halbmuttern 18 stehen im Eingriff mit den Eingriffsnuten 14a des Führungsholms 14 und die bewegliche Formaufspannplatte 16 ist an den Führungsholmen 14 fixiert.
Nach dem Werkzeug-Verschließbetrieb tritt der Prozess in einen Injektionsbetrieb ein. Beim Injektionsbetrieb wird das hydraulische Fluid zu den Kammern 28 an der Werkzeugspannseite des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 26 zugeführt und die Führungsholme 14 werden zurückbewegt. Darüber hinaus bewegt sich, wie dies in 3 gezeigt ist, dann wenn jede Eingriffsnut 14a des Führungsholms 14 in Kontakt mit einer hinteren Fläche des Zahns der Halbmutter 18 kommt, die bewegliche Formaufspannplatte 16 und folgt den Führungsholmen 14. Dementsprechend werden das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt. In einem Zustand, bei dem das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt werden, wird ein Material von einer Einspritzdüse injiziert und der Hohlraum 43 wird mit dem Material befällt. Ein Beispiel des Materials ist ein geschmolzenes Harz. Hierbei wird in einem Fall, bei dem ein Schaumbildner mit dem Material vermischt ist, der Kern-Rückzug durchgeführt. Im Kern-Rückzug wird die bewegliche Formaufspannplatte 16 zurückbewegt, um das Schäumen des Schaumbildners in dem Hohlraum 43 zu unterstützen.
Der Kern-Rückzug wird durch Antreiben der Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 durch die Steuerungsvorrichtung 20 durchgeführt. Die bewegliche Formaufspannplatte 16 wird bei niedriger Geschwindigkeit durch die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 über die Kugellaufspindeln 33 bzw. den Führungsholm 14 zurückbewegt.
Insbesondere werden die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 zuerst angetrieben, um den Führungsholm 14 nach vorne zu bewegen. Wenn jede Eingriffsnut 14a des Führungsholms 14 in Kontakt mit einer vorderen Fläche des Zahns der Halbmutter 18 kommt, wie dies in 4 gezeigt ist, bewegt sich die bewegliche Formaufspannplatte 16 den Führungsholmen 14 folgend.
Zu diesem Zeitpunkt werden Spalten g zwischen den hinteren Flächen der Zähne der Halbmuttern 18 und den Eingriffsnuten 14a der Führungsholme 14 erzeugt. Dies bedeutet, dass wenn die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 in diesem Zustand gestoppt werden, die bewegliche Formaufspannplatte 16 einer Trägheitskraft folgt und sich zumindest über die Breite des Spalts g hinaus zu bewegen.
Daher treibt die Steuerungsvorrichtung 20 die Servomotoren 17 für die Öffnung/den Verschluss des Werkzeugs zusätzlich zu den Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 an. Eine angetriebene Richtung jedes Servomotors 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist eine Richtung, bei der die bewegliche Formaufspannplatte 16 über die Kugellaufspindeln 48 nach vorne bewegt wird. Dementsprechend wird eine Kraft F₁, die in der Richtung auf die stationäre Formaufspannplatte 13 hin wirkt, auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufgebracht. Dies bedeutet, dass die Kraft F₁ in einer Richtung wirkt, die der Bewegungsrichtung der beweglichen Formaufspannplatte entgegengesetzt ist.
Der Betrag dieser Kraft F₁ ist kleiner als der einer Kraft F₂ die von den Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15 auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufgebracht wird, um den Rückzug durchzuführen, und der Betrag hat einen Wert, der im Wesentlichen nicht geringer als der einer Trägheitskraft F₃ der beweglichen Formaufspannplatte 16 ist. Das bedeutet, dass die Beziehung F₂ > F₁ ≥ F₃ erfüllt ist.
Insbesondere wird ein Steuerbefehl von der Steuerungsvorrichtung 20 auf die Servomotoren 15 für das Öffnen/das Verschließen des Werkzeugs in Übereinstimmung mit einer Rotationsgeschwindigkeit S jedes Motors und eines Betrags eines Drehmoments T aufgegeben. Hierbei muss das Drehmoment T einen Betrag aufweisen, der zur Erzeugung der Kraft F₁ ausreichend ist.
Verschiedene numerische Werte können für die Rotationsgeschwindigkeit S des Motors eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als Beispiel Null U/min eingestellt. Das bedeutet, dass ein Steuerungssignal zu jedem Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zugeführt wird, um die Position der beweglichen Formaufspannplatte 16 zurückzuhalten. Dieses Steuerungssignal wird jedoch zum Servomotor 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs übermittelt und die bewegliche Formaufspannplatte 16 bewegt sich tatsächlich zurück, da gilt: F₁ < F₂.
Im Anschluss wird ein geformtes Stück durch einen Druck-Halte- und Abkühl-Betrieb geformt. Darüber hinaus wird ein Werkzeug-Öffnungsbetrieb durchgeführt und das geformte Stück wird entfernt, wodurch ein Zyklus des Spritzgießens abgeschlossen wird. Der Werkzeug-Öffnungsbetrieb ist ein Betrieb, bei dem die bewegliche Formaufspannplatte 16 weg von der stationären Formaufspannplatte durch den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs bewegt wird, um das geformte Stück zu entfernen.
Gemäß der Formschließeinheit 11, die einen derartigen Aufbau aufweist, kann der Servomotor, der den Kern-Rückzug durchführt, miniaturisiert werden.
Es wurde ebenso in Betracht gezogen, dass beispielsweise ein Rückdruck auf den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 aufgebracht wird, um die Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 aufzuheben, und die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 über einen eingestellten Betrag hinaus beim Rückzug wird unterbunden. Hierbei ist die Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte nicht sehr groß. Daher ist ein Wert für den Rückdruck, der auf den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 aufzubringen ist, ebenso klein.
Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 26 ist ursprünglich ein hydraulischer Zylinder, der eine Werkzeug-Spannkraft erzeugt. Daher weist der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 26 einen großen Zylinderbereich auf. Daher wird auch dann, wenn ein Rückdruck auf den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 aufgebracht wird, auch wenn der Wert des Drucks einen kleinen Betrag anzeigt, insgesamt eine große Kraft erzeugt.
Auf der anderen Seite muss jeder Servomotor 15, der den Kern-Rückzug durchführt, diese große Kraft überwinden und die bewegliche Formaufspannplatte 16 nach hinten bewegen. Daher erfordern dieser Servomotor 15, die Kugelumlaufspindel 48, die mit dem Servomotor 15 oder dergleichen verbunden ist, einen solch ausreichenden Betrag, um die Kraft des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 26 zu überwinden. Dies bedeutet, dass ein Mechanismus, der die Servomotoren 15, die Kugelumlaufspindeln 48 und dergleichen beinhaltet, vergrößert wird.
Auf der anderen Seite wird in der Formschließeinheit 11 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Kern-Rückzug die Kraft F₁, die auf die stationären Formaufspannplatte 13 gerichtet ist, unter Verwendung der Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufgebracht. Diese Kraft F₁ hebt eine Kraft (d. h. die Trägheitskraft F₃) auf, die durch die Trägheit der beweglichen Formaufspannplatte 16 erzeugt wird. Daher wird die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 über den eingestellten Wert des Rückzugs durch die eigene Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 unterbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs angetrieben, um die Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 aufzuheben. Da dieser Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ursprünglich die bewegliche Formaufspannplatte 16 nur gegen einen Gleitwiderstand bewegt, ist die Ausgabeleistung des Servomotors nicht groß.
Daher kann in einem Fall, bei dem die Kraft F₁ zur Aufhebung der Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 unter Verwendung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen jedes Werkzeugs erzeugt wird, der Betrag der Kraft auf einen minimalen Betrag eingestellt werden, der zur Aufhebung der Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 erforderlich ist. Da diese Kraft F₁ reduziert werden kann, kann die Rückzugskraft F₂ zur Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 in rückwärtiger Richtung und zur Überwindung der Aufhebekraft reduziert werden. Daher ist es möglich, die Führungsholm-Gleit-Servomotoren 15, die die Kraft F₂ erzeugen, sowie die Kugelumlaufspindeln 33, die mit den Servomotoren verbunden sind, zu miniaturisieren. Dementsprechend ist es möglicht, die Formschließeinheit zu erhalten, die in der Lage ist, die Kosten zu reduzieren.
Darüber hinaus kann, da die Ausgabeleistung des Servomotors 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs nicht groß ist, der Wert der Kraft F₁ verglichen mit dem verwendeten hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 fein eingestellt werden. In anderen Worten kann dann, wenn die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs verwendet werden, eine Hochauflösung der auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufzubringenden Kraft angehoben werden. Wenn der Wert der Kraft F₁ fein eingestellt wird, ist es möglich, die Präzision bei der Steuerung der Position der beweglichen Formaufspannplatte 16 während des Rückzugs zu verbessern. Das bedeutet, dass es möglich ist, eine Formschließeinheit zu erhalten, die die Präzision einer Rückzugs-Abschlussposition der beweglichen Formaufspannplatte 16 zu verbessern.
Darüber hinaus können, da die Ausgabeleistung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs fein eingestellt wird, Fluktuationen der Abschlussposition der beweglichen Formaufspannplatte 16 bei jedem Formgebungszyklus reduziert werden.
Dabei ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Wert zur Zurückhaltung der Position der beweglichen Formaufspannplatte 16, d. h. Null U/min als Steuerungssignal für die Drehgeschwindigkeit S eingestellt wird, die während des Kern-Rückzugs zum Servomotor 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zugeführt wird. Das zum Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zu übermittelnde Steuerungssignal ist jedoch nicht auf dieses Signal beschränkt. Beispielsweise kann ein positiver Wert, d. h. ein Wert zur Vorwärtsbewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 in den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs eingegeben werden, oder ein negativer Wert, d. h. ein Wert zur Rückwärtsbewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 kann in den Servomotor eingegeben werden. Dieses Steuerungssignal der Drehgeschwindigkeit S wird jedoch lediglich zum Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs übermittelt. Das bedeutet, dass da F₁ < F₂ ist, tatsächlich sich die bewegliche Formaufspannplatte 16 zurückbewegt.
Im Anschluss wird eine Formschließeinheit 61 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 5 und 2 bis 4 beschrieben. Dabei ist anzumerken, dass ein Aufbau, der die gleiche Funktion hat wie die Formschließeinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen versehen ist und dass deren Beschreibung unterlassen wird. Die Formschließeinheit 61 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Rückzug-Servomotor zur ausschließlichen Verwendung beim Kern-Rückzug anstelle eines Führungsholm-Gleit-Servomotors.
Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die Formschließeinheit 61 eine stationäre Formaufspannplatte 13, einen Führungsholm 75, einen Rückzug-Servomotor 62 als ersten Servomotor, eine bewegliche Formaufspannplatte 16, Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs als zweiter Servomotor, Halbmuttern 18 als Fixierungsmechanismus sowie eine Steuerungsvorrichtung 63. Ein hydraulischer Werkzeugspann-Zylinder 26 ist an der stationären Formaufspannplatte 13 vorgesehen. Ein Führungsholm 14 ist an der stationären Formaufspannplatte 13 angebracht, um nach vorne und zurück bewegbar zu sein. Insbesondere ist ein Kolbenabschnitt 27 des Führungsholms 14 im hydraulischen Formschließeinheit 26 angeordnet.
Darüber hinaus ist ein Kolben 65 in der hydraulischen Formschließeinheit 26 vorgesehen. Ein Stange 66 ist am Kolben 65 angebracht. Ein Rückzug-Gehäuse 67 ist an der vorderen Seite der stationären Formaufspannplatte 13 vorgesehen. Ein Lager 71 ist an der hinteren Seite des Rückzug-Gehäuses 67 koaxial mit dem Kolben 65 angebracht. Die hintere Fläche des Rückzug-Gehäuses 67 ist eine Fläche, die an der stationären Formaufspannplatte 13 angebracht ist.
Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 73 einer Kugelumlaufspindel 72 ist drehbar durch das Lager 71 abgestützt. Die Kugelumlaufspindel 72 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel. Ein proximales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts ist drehbar an der Stange 66 fixiert. Ein angetriebener Riemen 74 ist an dem mit einem Gewinde versehenen Schaft angebracht.
Der Führungsholm 75 ist an dem Rückzug-Gehäuse 67 in einer solchen Weise angebracht, dass der Führungsholm vorwärts und rückwärts beweglich ist. Insbesondere erstreckt sich das proximale Ende des Führungsholms 75 durch die vordere Fläche des Rückzug-Gehäuses 67 und steht in das Rückzug-Gehäuse 67 hervor. Ein Gegenmutterabschnitt 76 ist am axialen Zentrum des proximalen Endes dieses Führungsholms 75 angebracht. Der Gegenmutterabschnitt 76 stellt einen Teil der Kugelumlaufspindel 72 dar. Ein distales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts 73 ist mit einem Schraubenabschnitt 73a versehen. Dieser Schraubenabschnitt 73a steht in Schraubeingriff mit dem Gegenmutterabschnitt 76.
Der Rückzug-Servomotor 62 wird von außen an das Rückzug-Gehäuse 67 angebracht. Der Rückzug-Servomotor 62 ist mit einem Antriebsriemen 77 versehen. Ein Zahnriemen 78 erstreckt sich zwischen dem Antriebsriemen 77 und dem angetriebenen Riemen 74.
Daher dreht sich dann, wenn der Rückzug-Servomotor 62 angetrieben wird, der mit einem Gewinde versehene Schaft 73 der Kugelumlaufspindel 72. Eine Drehbewegung des mit einem Gewinde versehenen Schafts 73 wird über den Gegenmutterabschnitt 76 in eine lineare Bewegung des Führungsholms 75 transformiert. Das bedeutet, dass der Rückzug-Servomotor 62 angetrieben werden kann, dass er den Führungsholm 75 vorwärts und rückwärts bewegt.
Die bewegliche Formaufspannplatte 16 ist über den Führungsholm 14 und den Führungsholm 75 angebracht. Die bewegliche Formaufspannplatte 16 ist entlang dem Führungsholm 14 und dem Führungsholm 75 in einer solchen Richtung beweglich, dass sie der stationären Formaufspannplatte 13 nahe kommt oder sich von dieser entfernt. Äußere umfängliche Oberflächen des Führungsholms 14 und des Führungsholms 75 sind mit Eingriffsnuten 14a, 75a versehen, die jeweils eine Sägezahn-, mit einem Gewinde versehene oder ringförmige Nut beinhalten.
Die Halbmuttern 18 sind an der rückwärtigen Fläche der beweglichen Formaufspannplatte 16 vorgesehen. Die Halbmutter 18 greift lösbar in die Eingriffsnut 14a des Führungsholms 14 oder die Eingriffsnut 75a des Führungsholms 75 ein. Halbmuttern 18 werden in radialer Richtung jeweils durch einen Öffnungs-Verschluss-Zylinder 51 angetrieben.
Wenn die Halbmuttern 18 in Richtungen angetrieben werden, um in die Eingriffsnuten 14a, 75a einzugreifen, wird die bewegliche Formaufspannplatte 16 an dem Führungsholm 14 und dem Führungsholm 75 fixiert. Wenn die Halbmuttern 18 in eine Richtung angetrieben werden, um sich von den Eingriffsnuten 14a, 75a zu lösen, ist die bewegliche Formaufspannplatte 16 frei von den Führungsholmen 14, 75. Wenn die bewegliche Formaufspannplatte 16 frei von den Führungsholmen 14, 75 ist, ist die bewegliche Formaufspannplatte 16 entlang der Führungsholme 14, 75 beweglich.
Die Steuerungsvorrichtung 63 ist mit dem Rückzug-Servomotor 62 sowie den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs jeweils über Drahtleitungen 53 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 63 übermittelt über die Drahtleitungen 53 Steuerungssignale zum Rückzug-Servomotor 62 sowie den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs. Dementsprechend steuert die Steuerungsvorrichtung 63 den Rückzug-Servomotor 62 sowie die Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs.
Die Steuerungsvorrichtung 63 treibt den Rückzug-Servomotor 62 so an, dass er die beweglichen Formaufspannplatte 16 über den Führungsholm 75 im Rückzug-Betrieb zurückbewegt. Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 63 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs dazu an, eine Kraft auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufzubringen, die so ausgerichtet ist, dass sie die bewegliche Formaufspannplatte 16 nach vorne bewegt.
Im Anschluss wird ein Werkzeug-Verspannverfahren unter Verwendung der Formschließeinheit 61 beschrieben.
Hierbei wird, da der Werkzeugdicken-Einstellbetrieb, ein Werkzeug-Verschlussbetrieb, ein Injizierbetrieb, ein Druckhalte- und Abkühl-Betrieb sowie ein Werkzeug-Öffnungsbetrieb im Wesentlichen gleich zu dem aus der ersten Ausführungsform sind, eine Beschreibung hiervon unterlassen.
Die Steuerungsvorrichtung 63 treibt den Rückzug-Servomotor 62 an, um hierdurch den Rückzug-Betrieb durchzuführen. Der Rückzug-Servomotor 62 bewegt die bewegliche Formaufspannplatte 16 bei niedriger Geschwindigkeit über die Kugelumlaufspindel 72 und den Führungsholm 75 nach hinten.
Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 63 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zusätzlich zum Rückzug-Servomotor 62 an. In einer Antriebsrichtung jedes Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist eine Richtung, in die die bewegliche Formaufspannplatte 16 über die Kugelumlaufspindeln 48 nach vorne bewegt wird. Dementsprechend unterläuft die bewegliche Formaufspannplatte 16 eine Kraft F₁, die in der Richtung auf die stationäre Formaufspannplatte 13 hin gerichtet ist. Das bedeutet, dass die Kraft F₁ in einer Richtung steht, die der Bewegungsrichtung der beweglichen Formaufspannplatte 16 entgegensteht.
Ein Wert dieser Kraft F₁ ist geringer als der einer Kraft F₂, die vom Rückzug-Servomotor 62 auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufzubringen ist, um den Rückzug durchzuführen, und der Wert ist im Wesentlichen nicht kleiner als der einer Trägheitskraft F₃ der beweglichen Formaufspannplatte 16. Das bedeutet, dass die Beziehung F₄ > F₁ ≥ F₃ erfüllt ist. Dabei ist anzumerken, dass ein spezieller Steuerungsbefehl von der Steuerungsvorrichtung 63 auf den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs der gleiche ist wie der in der ersten Ausführungsform.
Gemäß der Formschließeinheit 61, die einen solchen Aufbau beinhaltet, wird die Kraft F₁, die auf die stationäre Formaufspannplatte 13 gerichtet ist, unter Verwendung der Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs beim Rückzug-Betrieb auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufgebracht. Diese Kraft F₁ hebt eine Kraft (d. h. eine Trägheitskraft F₃) auf, die durch die Trägheit der beweglichen Formaufspannplatte 16 erzeugt wird. Daher wird die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 über den eingestellten Wert des Rückzugs aufgrund der eigenen Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 unterbunden.
Darüber hinaus ist aus einem Grund, der ähnlich dem in der ersten Ausführungsform ist, eine Ausgabeleistung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs nicht groß. Das bedeutet, dass der Betrag der Kraft F₁ auf einen minimalen Betrag eingestellt werden kann, der zum Aufheben der Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 erforderlich ist. Das bedeutet, dass es möglich ist, die Kraft F₄ zum Durchführen des Rückzugs der beweglichen Formaufspannplatte 16 gegen die Kraft F₁ zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Rückzug-Servomotor 62, der die Kraft F₄ generiert, sowie die Kugelumlaufspindel 72, die mit dem Servomotor 62 verbunden ist, zu miniaturisieren.
Ebenso ist es als Positionssteuerung im Kern-Rückzug aus einem Grund, der ähnlich dem gemäß der ersten Ausführungsform ist, möglich, eine Formschließeinheit zu erhalten, bei der die Präzision der Rückzug-Abschlussposition verbessert ist und in der Fluktuationen in jedem Formgebungszyklus reduziert werden.
Im Anschluss wird eine Formschließeinheit 81 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben. Dabei ist anzumerken, dass ein Aufbau, der die gleiche Funktion hat wie die Formschließeinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen versehen ist und eine Beschreibung hiervon unterlassen wurde. Die Formschließeinheit 81 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Kolben-Gleit-Servomotor anstelle des Führungsholm-Gleit-Servomotors, der den Werkzeug-Spannkolben vor und zurück bewegt.
Wie in 6 gezeigt, beinhaltet die Formschließeinheit 81 eine stationäre Formaufspannplatte 13, Führungsholme 82, eine bewegliche Formaufspannplatte 16, einen hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83, einen Werkzeug-Spannkolben 84, einen Kolben-Gleit-Servomotor 85 als ersten Servomotor, Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs als zweiten Servomotor, Halbmuttern 18 als Fixierungsmechanismus wie eine Steuerungsvorrichtung 86.
Eine Vielzahl von Führungsholmen 82 ist an der stationären Formaufspannplatte 13 fixiert. Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ist an einer Seite vorgesehen, die der stationären Formaufspannplatte 13 gegenüberliegt, wobei die bewegliche Formaufspannplatte 16 in Sandwichweise zwischen dem Zylinder 83 und der Formaufspannplatte 13 angeordnet ist. Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ist in Bezug auf die stationäre Formaufspannplatte 13 vorwärts und rückwärts bewegbar. Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 weist eine hydraulische Kammer 87 auf, sich in eine vordere Fläche hin öffnet, d. h. eine Fläche des Zylinders, die der beweglichen Formaufspannplatte 16 gegenüberliegt. Der Werkzeug-Spannkolben 84 ist so an der hydraulischen Kammer 87 angebracht, dass er in Bezug auf die stationäre Formaufspannplatte 13 vorwärts und rückwärts bewegbar ist.
Ein distales Ende des Werkzeug-Spannkolbens 84 ist mit der beweglichen Formaufspannplatte 16 verbunden. Das bedeutet, dass wenn sich der Werkzeug-Spannkolben 84 vorwärts und rückwärts bewegt, sich die bewegliche Formaufspannplatte 16 dem Werkzeug-Spannkolben 84 folgend vorwärts und rückwärts bewegt.
Ein abgestuftes Durchgangsloch 88 ist in Reihe mit der hydraulischen Kammer 87 in einer hinteren Fläche des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 vorgesehen. Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 92 einer Kugelumlaufspindel 91 ist so in das abgestufte Durchgangsloch 88 eingeführt, dass die Kugelumlaufspindel 91 vorwärts und rückwärts bewegbar ist. Die Kugelumlaufspindel 91 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel.
Ein distales Ende der Kugelumlaufspindel 91 ist mit einem Flanschabschnitt 93 versehen. Der Flanschabschnitt 93 ist mit dem Werkzeug-Spannkolben 84 verbunden. Ein proximales Ende der Kugelumlaufspindel 91 steht von dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83 nach hinten hervor, d. h. nach links in 6. Ein Schraubenabschnitt 92a ist an einem vorstehenden Abschnitt der Kugelumlaufspindel 91 ausgebildet.
Ein Gegenmutterabschnitt 94 steht im Schraubeingriff mit dem Schraubenabschnitt 92a. Der Gegenmutterabschnitt 94 ist ein Teil der Kugelumlaufspindel 91. Ein angetriebener Riemen 95 ist an dem Gegenmutterabschnitt 94 angebracht.
Der Kolben-Gleit-Servomotor 85 ist mittels eines Befestigungsarms 96 an dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83 angebracht. Der Kolben-Gleit-Servomotor 85 ist mit einem Antriebsriemen 97 versehen. Ein Zahnriemen 98 erstreckt sich zwischen dem Antriebsriemen 97 und dem angetriebenen Riemen 95.
Daher wird der Kolben-Gleit-Servomotor 85 so angetrieben, dass er hierdurch den Gegenmutterabschnitt 94 der Kugelumlaufspindel 91 dreht. Diese Drehung des Gegenmutterabschnitts 94 wird durch die Kugelumlaufspindel 91 in eine lineare Bewegung des mit einem Gewinde versehenen Schafts 92 transformiert. Gemäß dieser linearen Bewegung bewegt sich der mit der Kugelumlaufspindel 91 fixierte Werkzeug-Spannkolben 84 in axialer Richtung vorwärts und zurück.
Die Halbmuttern 18 sind an der hinteren Fläche des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 vorgesehen. Die Halbmuttern 18 greifen lösbar in die Eingriffsnuten 82a der Führungsholme 82 ein. Die Halbmuttern 18 werden in radialer Richtung jeweils über Öffnungs-/Verschließ-Zylinder 51 angetrieben.
Wenn die Halbmuttern 18 in Richtungen angetrieben werden, um mit den Eingriffsnuten 82a in Eingriff zu stehen, ist der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 an den Führungsholmen 82 fixiert. In einem Fall, bei dem jede Halbmutter 18 in einer Richtung angetrieben wird, in der sich die Halbmutter von der Eingriffsnut 82a löst, ist der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 frei von den Führungsholmen 82. Wenn der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 frei von den Führungsholmen 82 ist, ist die bewegliche Formaufspannplatte 16 entlang des Führungsholms 82 beweglich.
Die Steuerungsvorrichtung 86 ist mit dem Kolben-Gleit-Servomotor 85 und den Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs jeweils über Drahtleitungen 53 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 86 übermittelt Steuerungssignale auf den Kolben-Gleit-Servomotor 85 sowie die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs über die Drahtleitungen 53. Dementsprechend steuert die Steuerungsvorrichtung 86 den Kolben-Gleit-Servomotor 85 sowie die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs.
Die Steuerungsvorrichtung 86 treibt den Kolben-GleitServomotor 85 so an, dass er die bewegliche Formaufspannplatte 16 über den Werkzeug-Spannkolben 84 im Kern-Rückzug zurückbewegt. Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 86 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs dazu an, eine Kraft auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufzubringen, die so gerichtet ist, dass sie die bewegliche Formaufspannplatte 16 vorwärts bewegt.
Im Anschluss wird ein Werkzeug-Spannverfahren unter Verwendung der Werkzeug-Spanneinheit 81 beschrieben.
Da ein Werkzeug-Verschlussbetrieb, ein Druck-Halte- sowie Abkühl-Betrieb sowie ein Werkzeug-Öffnungsbetrieb im Wesentlichen ähnlich zu denen gemäß der ersten Ausführungsform beim Formgebungsprozess ist, wird deren Beschreibung unterlassen.
Zuerst werden ein stationäres Werkzeug 25 sowie ein bewegliches Werkzeug 42 angebracht und ein Dicken-Einstellbetrieb wird durchgeführt. Insbesondere werden zuerst die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs so angetrieben, dass sie die bewegliche Formaufspannplatte 16 zu einer Werkzeug-Verschlussgrenze bewegen. Hierbei ist der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 mit der beweglichen Formaufspannplatte 16 über den Werkzeug-Spannkolben 84 verbunden. Daher bewegt sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ebenso der beweglichen Formaufspannplatte 16 folgend.
Im Anschluss stehen die Halbmuttern 18 im Eingriff mit den Eingriffsnuten 82a der Führungsholme 82 jeweils unter Verwendung der Zylinder 51 zum Öffnen/Verschließen. Dieses fixiert den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83 an den Führungsholmen 82. Zu diesem Zeitpunkt werden, wie dies in 7 gezeigt ist, Abstände vor und hinter den Zähnen zwischen jeder Halbmutter 18 und jedem Führungsholm 82 ausgebildet.
Hierbei wird dann, wenn die Halbmutter 18 nicht geeignet in die Eingriffsnut 82 des Führungsholms 82 eingreift, der Kolben-Gleit-Servomotor 85 angetrieben, um die Einstellung durchzuführen. Insbesondere wird der Kolben-Gleit-Servomotor 85 so angetrieben, dass er eine Kraft auf den Werkzeug-Spannkolben 84 aufbringt, um die bewegliche Formaufspannplatte 16 über den Gegenmutterabschnitt 94 nach vorne zu bewegen. Da jedoch die bewegliche Formaufspannplatte 16 in der Form-Abschlussgrenze steht, kann sich die bewegliche Formaufspannplatte 16 nicht nach vorne bewegen.
Als Ergebnis hiervon bewegt sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 durch eine rückwirkende Kraft, die von dem Werkzeug-Spannkolben 84 aufgenommen wurde, zurück. Die zurückgerichtete Bewegung des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 zeigt an, dass der Zylinder sich in einer Richtung bewegt, in die sich der Zylinder weg von der stationären Formaufspannplatte 13 bewegt. Dementsprechend werden die fixierten Positionen des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 sowie des Führungsholms 82 eingestellt und die Halbmuttern 18 werden passend in Eingriff mit den Eingriffsnuten 82a gebracht. Darüber hinaus werden die Positionen des Führungsholms 82 von einem (nicht gezeigten) Positionssensor, der in dem Kolben-Gleit-Servomotor 85 angeordnet ist, ausgelesen und die Positionen werden gespeichert.
Im Anschluss tritt der Prozess in einen Spritzguss-Formzyklus ein, der einen Werkzeug-Verschlussbetrieb sowie einen Kern Rückzug beinhaltet.
Zuerst wird der Werkzeug-Verschlussbetrieb durchgeführt. Insbesondere wird die bewegliche Formaufspannplatte 16 den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zur gespeicherten Position bewegt. Zusätzlich wird der Führungsholm 82 durch den Kolben-Gleit-Servomotor 85 zur gespeicherten Position bewegt. Die Halbmuttern 18 stehen im Eingriff mit den Eingriffsnuten 82a des Führungsholms 82 und der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ist an den Führungsholmen 82 fixiert.
Nach dem Werkzeug-Verschlussbetrieb tritt der Prozess in einen Injektionsbetrieb ein. Beim Injektionsbetrieb wird ein hydraulisches Fluid zur hydraulischen Kammer 87 des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 zugeführt und die bewegliche Formaufspannplatte 16 wird über den Werkzeug-Spannkolben 84 vorwärts bewegt. Hierbei kann sich dann, wenn das bewegliche Werkzeug 42 in Kontakt mit dem stationären Werkzeug 25 gelangt, der bewegliche Kolben 16 nicht mehr nach vorne bewegen. Wenn das hydraulische Fluid weiterhin in diesem Zustand zur hydraulischen Kammer 87 zugeführt wird, bewegt sich zuerst der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 durch eine rückwirkende Kraft zurück.
Darüber hinaus kann sich dann, wenn eine hintere Fläche des Zahns der Halbmutter 18 in Kontakt mit der Eingriffsnut 82a des Führungsholms 82 gelangt, wie dies in 8 gezeigt ist, der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 nicht mehr zurückbewegen. Wenn das hydraulische Fluid weiter zur hydraulischen Kammer 87 in diesem Zustand zugeführt wird, werden das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt. In einem Zustand, bei dem das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt sind, wird ein Material von einer Injektionsdüse injiziert und ein Hohlraum 43 wird mit dem Material befüllt. Ein Beispiel des Materials ist ein geschmolzenes Harz.
Hierbei wird in einem Fall, bei dem ein Schaumbildner in dem Material vermischt ist, der Kern-Rückzug so durchgeführt, dass die bewegliche Formaufspannplatte 16 zurückbewegt wird, um das Schäumen des Schaumbildners im Hohlraum 43 zu unterstützen.
Der Kern-Rückzug wird durch Antreiben des Kolben-Gleit-Servomotors 85 durch die Steuerungsvorrichtung 86 durchgeführt. Die bewegliche Formaufspannplatte 16 wird bei niedriger Geschwindigkeit durch den Kolben-Gleit-Servomotor 85 über die Kugelumlaufspindel 91 bzw. den Werkzeug-Spannkolben 84 zurückbewegt.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein geformtes Stück zwischen dem beweglichen Werkzeug 42 und dem stationären Werkzeug 25 angeordnet. Daher wird dann, wenn die bewegliche Formaufspannplatte 16 zurückbewegt werden soll, eine Reibkraft zwischen dem geformten Stück, das in dem beweglichen Werkzeug 42 und dem stationären Werkzeug 25 feststeckt, erzeugt. Daher bewegt sich dann, wenn der Kolben-Gleit-Servomotor 85 angetrieben wird, zuerst der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83, auf den keine äußere Kraft einwirkt, nach vorne.
Darüber hinaus bewegt sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 nach vorne. Wenn eine vordere Fläche des Zahns der Halbmutter 18 in Kontakt mit der Eingriffsnut 82a des Führungsholms 82 gelangt, wie dies in 9 gezeigt ist, kann sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 nicht mehr nach vorne bewegen. Danach überwindet dann, wenn der Kolben-Gleit-Servomotor 85 weiter angetrieben wird, die bewegliche Formaufspannplatte 16 die Reibkraft, um sich zurückzubewegen.
Wie in 9 gezeigt, werden zu diesem Zeitpunkt Spalte g zwischen der Halbmutter 18 und der Eingriffsnut 82a des Führungsholms 82 erzeugt. Das bedeutet, dass wenn der Kolben-Gleit-Servomotor 85 in diesem Zustand gestoppt wird, die bewegliche Formaufspannplatte 16 sich in einer Breite des Spalts g in Übereinstimmung mit der Trägheitskraft hinaus bewegt.
Gemäß der Formschließeinheit 81 treibt die Steuerungsvorrichtung 86 den Kolben-Gleit-Servomotor 85 an und treibt des weiteren die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs an. Eine angetriebene Richtung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist eine Richtung, bei der die bewegliche Formaufspannplatte 16 durch die Kugelumlaufspindel 48 nach vorne bewegt wird. Dementsprechend wird eine Kraft F₁, die in einer Richtung auf die stationäre Formaufspannplatte 13 hinwirkt, auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufgebracht. Das bedeutet, dass die Kraft F₁ in einer Richtung verläuft, die der Bewegungsrichtung der beweglichen Formaufspannplatte 16 entgegensteht.
Ein Betrag dieser Kraft F₁ ist geringer als der einer Kraft F₅, die vom Kolben-Gleit-Servomotor 85 auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 aufzubringen ist, um den Rückzug durchzuführen, und der Betrag weist einen Wert auf, der im Wesentlichen nicht kleiner als der einer Trägheitskraft F₃ der beweglichen Formaufspannplatte 16 ist. Das bedeutet, dass die Beziehung F₅ > F₁ ≥ F₃ erfüllt ist. Ein spezieller Steuerungsbefehl von der Steuerungsvorrichtung 36 auf den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist der gleiche wie der gemäß der ersten Ausführungsform.
Gemäß der Werkzeug-Spanneinheit 81, die einen derartigen Aufbau beinhaltet, wird die Kraft F₁, die auf die stationäre Formaufspannplatte 13 hin gerichtet ist, auf die bewegliche Formaufspannplatte 16 unter Verwendung der Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs beim Kern-Rückzug aufgebracht. Diese Kraft F₁ hebt eine Kraft (d. h. eine Trägheitskraft F₃) auf, die durch die Trägheit der beweglichen Formaufspannplatte 16 erzeugt wurde. Daher wird die Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 16 über den eingestellten Wert des Zurücksetzens durch die eigene Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 hinaus unterbunden.
Darüber hinaus ist aus einem Grund, der dem gemäß der ersten Ausführungsform ähnlich ist, eine Ausgabeleistung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs nicht groß. Das bedeutet, dass der Betrag der Kraft F₁ auf einen minimalen Betrag eingestellt werden kann, der zum Aufheben der Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte 16 erforderlich ist. Das heißt, dass es möglich ist, die Kraft F₅ zum Durchführen des Rückzugs der beweglichen Formaufspannplatte 16 gegen die Kraft F₁ zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Kolben-Gleit-Servomotor 85, der die Kraft F₅ erzeugt, sowie die Kugelumlaufspindel 91, die mit dem Servomotor 85 verbunden ist, zu miniaturisieren.
Ebenso ist es in Bezug auf die Positionssteuerung beim Kern-Rückzug aus einem Grund, der ähnlich dem gemäß der ersten Ausführungsform ist, möglich, eine Werkzeug-Spanneinheit zu erhalten, bei der die Präzision der Abschlussposition beim Kern-Rückzug verbessert wird und in der Fluktuationen in jedem Formgebungszyklus reduziert werden.
In den ersten bis dritten Ausführungsformen werden eine Riemenscheibe sowie ein Führungsholm zur Energie-Übermittlung zwischen dem Führungsholm-Gleit-Servomotor, dem Rückzug-Servomotor oder dem Kolben-Gleit-Servomotor und der Kugelumlaufspindel verwendet, jedoch kann die Energie auch über ein Getriebe übertragen werden. Die Spindel ist nicht auf eine Kugelumlaufspindel begrenzt und ein Vorschubspindel-Mechanismus kann verwendet werden, sowie eine mit einem Gewinde versehene Spindel oder eine Planeten-Wälz-Gewindespindel, solange die Drehbewegung in eine lineare Bewegung transformiert wird.

Claims

Formschließeinheit (11, 61, 81), umfassend: eine stationäre Formaufspannplatte (13); Führungsholme (14, 75, 82), die an der stationären Formaufspannplatte (13) angebracht sind; eine bewegliche Formaufspannplatte (16), die entlang der Führungsholme (14, 75, 82) in Bezug auf die stationäre Formaufspannplatte (13) vor und zurück bewegbar ist; einen ersten Servomotor (15, 62, 85), durch den die bewegliche Formaufspannplatte (16) von der stationären Formaufspannplatte (13) beim Kern-Rückzug wegbewegbar ist; und einen zweiten Servomotor (17), durch den die bewegliche Formaufspannplatte (16) zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs vor und zurück bewegbar ist, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Steuerungsvorrichtung (20, 63, 86), die den ersten Servomotor (15, 62, 85) so steuert, dass er die bewegliche Formaufspannplatte (16) von der stationären Formaufspannplatte (13) wegbewegt, und die den zweiten Servomotor (17) so steuert, dass während des Kern-Rückzugs eine Kraft auf die bewegliche Formaufspannplatte (16) in eine Richtung auf die stationäre Formaufspannplatte (13) hin aufgebracht wird.
Formschließeinheit (11, 61) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren umfasst: einen Fixiermechanismus (18), der die bewegliche Formaufspannplatte (16) an den Führungsholmen (14, 75) lösbar fixiert, wobei die Führungsholme (14, 75) an der stationären Formaufspannplatte (13) so angebracht sind, dass sie vor und zurück bewegbar sind, der erste Servomotor (15, 62) zumindest einen der Führungsholme (14, 75) vor und zurück bewegen kann, und durch die Steuerungsvorrichtung (20, 63) die bewegliche Formaufspannplatte (16) an den Führungsholmen (14, 75) durch den Fixierungsmechanismus (18) fixierbar ist und der erste Servomotor (15, 62) derart steuerbar ist, dass zumindest einer der Führungsholme (14, 75) so bewegt wird, dass er die bewegliche Formaufspannplatte (16) im Kern-Rückzug von der stationären Formaufspannplatte (13) weg bewegt.
Formschließeinheit (81) umfassend: eine stationäre Formaufspannplatte (13); Führungsholme (82), die an der stationären Formaufspannplatte (13) angebracht sind; eine bewegliche Formaufspannplatte (16), die entlang der Führungsholme (82) in Bezug auf die stationäre Formaufspannplatte (13) vor und zurück bewegbar ist; einen ersten Servomotor (85), durch den die bewegliche Formaufspannplatte (16) von der stationären Formaufspannplatte (13) zum Kern-Rückzug wegbewegbar ist; und einen zweiten Servomotor (17), durch den die bewegliche Formaufspannplatte (16) zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs vor und zurück bewegbar ist, einen hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83), der gegenüber der stationären Formaufspannplatte (13) vorgesehen ist, wobei die bewegliche Formaufspannplatte (16) in Sandwichbauweise zwischen dem Zylinder (83) und der stationären Formaufspannplatte (13) eingesetzt ist, wobei der Zylinder (83) in Bezug auf die stationäre Formaufspannplatte (13) vor- und zurück bewegbar ist; einen Werkzeugspann-Kolben (84), der in dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83) angebracht ist, und der mit der beweglichen Formaufspannplatte (16) verbunden ist; und einen Fixierungsmechanismus (18), der den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83) lösbar an dem Führungsholm (82) fixiert, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Steuerungsvorrichtung (86), die den ersten Servomotor (85) so steuert, dass zum Kern-Rückzug die bewegliche Formaufspannplatte (16) von der stationären Formaufspannplatte (13) wegbewegbar ist, und die den zweiten Servomotor (17) so steuert, dass während des Kern-Rückzugs eine Kraft auf die bewegliche Formaufspannplatte (16) in einer Richtung auf die stationäre Formaufspannplatte (13) hin aufgebracht wird, wobei durch den ersten Servomotor (85) der Werkzeugspann-Kolben (84) vor und zurück bewegbar ist, und die Steuerungsvorrichtung (86) den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83) durch den Fixierungsmechanismus (18) an dem Führungsholm (82) fixiert.
Formschließeinheit (11, 61, 81) gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren umfasst: eine Vorschubspindel (48), die einen Gegenmutterabschnitt (45) beinhaltet, der an der beweglichen Formaufspannplatte (16) fixiert ist, sowie einen mit einem Gewinde versehenen Schaft (47), der in Schraubeingriff mit dem Gegenmutter-Abschnitt (45) gebracht ist, wobei der zweite Servomotor (17) den mit einem Gewinde versehenen Schaft (47) so dreht, dass die bewegliche Formaufspannplatte (16) vor- und zurück bewegbar ist.
Formschließeinheit (11, 61, 81) gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom zweiten Servomotor (17) auf die bewegliche Formaufspannplatte (16) im Kern-Rückzug aufzubringende Kraft gleich oder größer als eine Trägheitskraft der beweglichen Formaufspannplatte (16) ist, und dass die Kraft kleiner als eine Kraft ist, die vom ersten Servomotor (15, 62, 85) auf die bewegliche Formaufspannplatte (16) aufbringbar ist.
Formschließeinheit (11, 81) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Servomotor (15, 85) als ein Servomotor agiert, der während des Werkzeug-Verschlusses die fixierten Positionen der beweglichen Formaufspannplatte (16) und der Führungsholme (14, 82) einstellt.