DE102011010442B4 - Gewindekernausschraubvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Gewindekernausschraubvorrichtung in Spritzgießwerkzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Bei der Herstellung von Kunststoffteilen mittels Spritzgießen werden sehr oft auch Spritzgießteile mit Innen- bzw. Außengewinde hergestellt. Diese werden unter anderem als Verschlusskappen oder Schraubdeckel verwendet. Dazu ist in der Kernseite des Spritzgießwerkzeuges ein Gewindekern vorgesehen, der vor dem Auswerfen des Spritzgussartikels ausgedreht werden muss. Hierzu wird der Gewindekern vor dem Auswerfen aus dem Werkzeug mindestens in Ausdrehrichtung gedreht und entsprechend der Steigung des jeweiligen Gewindekerns beim Ausschrauben geführt, um das noch nicht vollständig ausgelöste Gewinde nicht zu beschädigen.
- Eine entsprechende Vorrichtung zum Entformen eines Spritzgussartikels mit einem Gewinde ist aus der
DE 10 2007 053 044 B3 bekannt. Dazu ist eine separate Vorrichtung zum Ausschrauben des Gewindekerns vorgesehen, bei der der auszudrehende Gewindekern in einem Gewindekernhalter aufgenommen wird, welcher mit einem Außengewinde versehen, in einer Gewindekernmutter drehbar geführt ist. Der Gewindekernhalter ist dabei mittels teleskopartiger Antriebsspindel mit einem Antriebsrad gekoppelt, welches wiederrum mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Da das Leitgewinde der Gewindekernmutter die gleiche Steigung wie der Gewindekern aufweist, wird gewährleistet, dass bei der Ausschraubdrehung der Gewindekern entsprechend der Steigung des Spritzgussartikelgewindes aus dem Spritzgussartikel entformt wird. Als Antriebsmotor ist dabei ein Hydraulikmotor vorgesehen, der die Antriebsspindel über das Antriebsrad in eine Drehung versetzt. Diese Vorrichtung zum Ausschrauben von Gewindekernen beansprucht trotz der teleskopartig verschiebbaren Antriebsspindel eine große Baulänge bzw. Bauhöhe da der Antriebsmotor direkt mit der Vorrichtung über Antriebsräder (Zahnräder) verbunden ist. Daraus folgt, dass die Vorrichtung nicht bei großen Mehrfachwerkzeugen (z. B. mit 8, 16 oder 32 Spritzgussartikel) eingesetzt werden kann, welche die Anordnung von mehreren, z. B. 16 Gewindekernen in einem gleichmäßigen und kompakten Raster vorsieht. - Eine Ausschraubvorrichtung für das Spritzgießen von gewindeförmigen Kunststoffformteilen (Unscrewing device for the molding of threaded articles) ist aus der
US 2 363 808 A bekannt. Dazu ist die kreisförmige Anordnung von mehreren Gewindekernzahnrädern vorgesehen die in einer Platte, mittels Kugellager, drehbar gelagert sind. Die Gewindekernzahnräder befinden sich mit einem zentral angeordneten Zahnrad im Eingriff, welches auf einer drehbar gelagerten Hohlwelle befestigt ist, die durch ein Kegelradpaar von einer Zahnstange durch die Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Spritzgießwerkzeuges angetrieben wird. Durch das Gewindekernzahnrad ist ein Gewindekern geführt an dessen unterem Ende eine Mitnehmernut vorgesehen ist, in der ein am Gewindekernzahnrad befestigter Mitnehmerstift verschiebbar geführt ist. Der Gewindekern wird durch eine weitere Platte geführt, die eine Leitgewindebohrung enthält, welche mit dem in der Mitte des Gewindekerns angebrachten Leitgewinde in Durchmesser und Steigung entspricht. Weiterhin ist am oberen Ende des Gewindekerns ein zu entformendes Aussengewinde vorgesehen, welches dem in der Mitte des Gewindekerns angebrachten Leitgewinde in der Gewindesteigung entspricht. Während der Öffnungsbewegung versetzt die an der beweglichen Seite des Spritzgießwerkzeuges befestigte Zahnstange eine Antriebswelle in eine Drehbewegung, welche über das Kegelradpaar das auf der Hohlwelle befestigte Zahnrad antreibt, welches wiederrum die im direkten Eingriff befindlichen Gewindekernzahnräder und über den Mitnehmerstift den Gewindekern antreibt. Durch die Drehbewegung des Leitgewindes des Gewindekerns in der Leitgewindebohrung entsteht eine synchrone Auszugs- und Ausformbewegung des Gewindekerns aus dem Spritzgießwerkzeug bzw. Kunststoffformteil, wobei die am Gewindekern vorgesehene Mitnehmernut die axiale Verschiebung des Gewindekerns ermöglicht. - Zum Entformen des Gewindekerns ist jedoch die Öffnungsbewegung des Spritzgießwerkzeuges notwendig, so dass das oft benötigte Ausdrehen der Gewindekerne bei geschlossenem Werkzeug nicht möglich ist. Auch wird je nach Steigung und Länge des zu entformenden Gewindes ein sehr großer Öffnungsweg des Spritzgießwerkzeuges benötigt, um über die Zahnstange die erforderliche Anzahl an Drehungen zu erreichen. Weiterhin ist eine Kühlung des Gewindekerns bei dieser Vorrichtung nicht möglich, da die Position des Mitnehmerstiftes und der Mitnehmernut das Einbringen einer Kühlbohrung ausschließen. Die Länge des auszuformenden Gewindes ist zusätzlich durch die getrennte Anordnung der Funktionselemente Mitnehmernut und Leitgewinde hintereinander eingeschränkt, da z. B. ein 100 mm langes Aussengewinde mindestens 100 mm Leitgewindelänge und zusätzlich 100 mm Länge der Mitnehmernut erforderlich macht.
- Eine Antriebsvorrichtung zum Ausdrehen von mehreren Gewindekernen aus Spritzgießwerkzeugen ist aus der
DE 10 2007 052 348 B3 bekannt. Dazu enthält die Antriebsvorrichtung einen Gewindekernhalter, der auf einer linear beweglichen Gewindekernhalterplatte drehbar gelagert ist. Der Gewindekernhalter wird mittels Zahnriemenrad über einen elektrischen Antriebsmotor (Schrittmotor) per Zahnriemen in eine Drehbewegung versetzt. Gleichzeitig wird über einen zweiten elektrischen Antriebsmotor mittels Zahnriemen eine Gewindespindel angetrieben, die über eine drehbar gelagerte Gewindehülse die Gewindekernhalterplatte in eine lineare Bewegung versetzt. Drehbewegung und lineare Bewegung sind dabei mittels Steuerprogramm aufeinander abgestimmt um mit der, dem Spritzgussartikel entsprechenden Steigung, das Gewinde zu entformen. Weiterhin ist in der Patentschrift beschrieben, dass die Drehbewegung aller Kernhalter über nur einen Antrieb (Schrittmotor) und einen gemeinsamen Zahnriemen erfolgt. - Solche Schrittmotoren weisen in gebräuchlichen Abmessungen (Flanschgrößen 60 mm, 85 mm, 110 mm) ein relativ hohes Drehmoment auf (üblicherweise ca. 5 Nm bis ca. 30 Nm) jedoch bei vergleichsweiser geringer Drehzahl (üblicherweise ca. 100–300 U/min). Werden dann noch 4 Kernhalter angetrieben, ist das verbleibende maximale Drehmoment (bei 85 mm Flanschgröße nur noch ca. 5 Nm) meist zu gering, um das Haltemoment, welches durch das Aufschrumpfen des Spritzgussartikels entsteht, zu überwinden. Weiterhin ist das Antreiben von vier, im Rechteck angeordneten Kernhaltern bei der beschriebenen Vorrichtung äußerst schwierig realisierbar, da die erforderliche Umschlingung der Zahnriemen nicht erreicht werden kann.
- Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass die beschriebene Vorrichtung eine Temperierung der Gewindekerne (üblicherweise mittels Wasser) nicht zulässt. Dies ist jedoch beim Spritzgießen unbedingt erforderlich um eine Überhitzung der Gewindekerne durch die Kunststoffschmelze zu vermeiden, da dies zu Problemen im Ablauf des Spritzgießprozesses führt. Auch ist in der beschriebenen Vorrichtung keine Möglichkeit vorgesehen, die in axialer Richtung des Gewindekerns durch den Spritzdruck auftretende Kraft abzufangen. Diese Kraft beträgt bei dem üblicherweise wirkenden Spritzdruck von mindestens 1000bar bei einer projizierten wirksamen Fläche von nur 1 cm2 schon 10.000 N (1000 kg). Damit sind Schäden an Leitgewinden oder Gewindespindeln nicht auszuschließen.
- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausschrauben von Gewindekernen aus Spritzgusswerkzeugen so zu verbessern, dass diese a) durch eine integrierte Bauweise auch bei geringen Platzverhältnissen einsetzbar ist, b) die Ausformung auch großer Gewindelängen sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem Spritzgießwerkzeug ermöglicht, c) den Antrieb von z. B. 8, 12, 16, 24, 32 oder mehr Gewindekernen ermöglicht, d) den Antrieb aller Gewindekerne mit einem möglichst hohen (ca. 15–50 Nm) Drehmoment ermöglicht, e) die Kühlung der Gewindekerne mittels Wasser ermöglicht und f) die Verriegelung der Gewindekerne zur Kompensation der durch den Spritzdruck auftretenden axialen Kraft ermöglicht.
- Diese Aufgaben werden durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst. Weiterbildung und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfindung hat den Vorteil, dass mit der Gewindekernausschraubvorrichtung durch die integrierte Anordnung der Bauteile in den standardisierten Aufbau einer Spritzgießstammform, ein nahezu unveränderter, dem Aufbau herkömmlicher Spritzgießwerkzeuge entsprechender Höhenaufbau möglich ist. Dies wird vorteilhafterweise durch die Zusammenfassung der Hauptfunktionen „axiale Bewegung” und „Drehen” erreicht, welche durch Anbringen eines Leitgewindes auf dem äußeren Umfang eines, in axialer Richtung der Gewindekerne verlaufenden Keilwellenprofils in einem Bauteil vereint sind.
- Ein zusätzlicher Vorteil entsteht durch die quadratische Anordnung von 4 Gewindekernen, welche mittels Gewindekernstirnräder und mittig angeordneter Ritzelwelle angetrieben werden. Die Gewindekernstirnräder sind dabei in einer, dem Stammformaufbau entsprechenden Zwischenplatte, drehbar gelagert und benötigen deshalb keinen zusätzlichen Bauraum. Die Ritzelwelle wird mittels Zahnriemenscheibe welche in der, dem Stammformaufbau entsprechenden Aufspannplatte drehbar gelagert ist, von einem Zahnriemen angetrieben. Dies hat den Vorteil, dass auch der Zahnriemenantrieb keinen zusätzlichen Bauraum benötigt. Für den Antrieb des Zahnriemens ist außerhalb der Stammform ein Antriebsmotor (Servomotor) mit Planetengetriebe vorgesehen.
- Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass die kompakte Bauweise eine vielfache Anordnung der Gewindekerne, vorteilhafterweise in einem 4-fach-Raster zulässt (1 × 4, 2 × 4, 3 × 4, 4 × 4 usw.). Die mittige Anordnung der Ritzelwelle ermöglicht dabei eine Platzierung der Gewindekerne in einem sehr geringen, gleichmäßigen Abstand. So lassen sich z. B. durch eine Anordnung des 4-fach Gewindekernpaketes in 8 × 2 Reihen ein Spritzgießwerkzeug mit 64 Gewindekernen realisieren. Dabei werden vorteilhafterweise jeweils nur eine Vierergruppe mit jeweils einem Servomotor angetrieben. Es können jedoch auch zwei oder mehrere Vierergruppen mit einem einzelnen Servomotor angetrieben werden wenn das zum Ausdrehen der Gewindekerne notwendige Drehmoment erreicht werden kann. Solche Servomotoren weisen in gebräuchlichen Abmessungen (Flanschgröße 60 mm, 85 mm, 110 mm) zwar ein relativ geringes Drehmoment auf (üblicherweise ca. 2 Nm bis ca. 15 Nm), jedoch bei vergleichsweiser hoher Drehzahl (üblicherweise ca. 4000–8000 U/min). Durch die Verwendung eines standardisierten Planetengetriebes können bei z. B. 20-facher Untersetzung das für den Antrieb der Getriebekerne benötigte Drehmoment auf ca. 15–50 Nm pro Gewindekern erhöht werden. Die Drehzahl wird dabei auf ca. 200–400 U/min reduziert.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Antrieb durch die besondere Ausführungsart der Gewindekerne, welche als einteilige Welle ausgebildet sind, eine einfache und effiziente Kühlung mittels standardisierter Drehdurchführung ermöglicht. Durch die Anordnung der Drehdurchführung innerhalb der, dem Stammformaufbau entsprechenden Distanzleisten, wird auch hierfür kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Gleichzeitig wird die Drehdurchführung innerhalb einer Buchse geführt, die zum einen als Leitgewinde für die Gewindekerne dient und zum anderen als Stützsäule eine Durchbiegung der Zwischenplatte verhindert.
- Die Erfindung hat zusätzlich noch den Vorteil, dass durch den Antrieb der Gewindekerne mittels Servomotor über eine programmierbare Steuereinheit sowohl Drehzahl als auch die Position des Antriebs regelbar sind. Somit kann der Antrieb auf die Erfordernisse der jeweiligen Anwendung genau eingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Drehzahl während des Ausdrehvorgangs zuerst sehr langsam und dann zunehmend schneller eingestellt werden kann, sowie dass die Position der Gewindekerne ohne mechanischen Anschlag wiederholgenau festgelegt werden kann und somit ein verschleißarmer Betrieb der Vorrichtung möglich ist.
- Bei einer besonderen Ausführungsart der Erfindung weisen die Gewindekerne in Höhe der kernseitigen Formplatte eine umlaufende Ringnut auf in welche eine horizontal verschiebbare Verriegelungsplatte eingreift. Damit kann der beim Spritzgießen auftretende Spritzdruck welcher eine sehr hohe axiale Kraft auf das Leitgewinde der Gewindekerne ausübt, abgefangen werden. Die Verriegelungsplatte wird dabei über eine Zahnstange betätigt welche mittels Stirnrad von einem Antriebsmotor gesteuert wird.
- In einer weiteren Ausführungsart ist auch der Betrieb einer einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung möglich. Dabei wird ein einzelnes Gewindekernstirnrad von einem Ritzel angetrieben welches direkt auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes montiert ist. Das Getriebegehäuse zur Aufnahme von Gewindekernstirnrad und Gewindekern dient dabei gleichzeitig als Leitgewinde und ermöglicht damit eine besonders platzsparende Bauform. Durch eine entsprechende Anordnung von 2 Gewindekernstirnrädern und einer seitlich versetzten Anordnung des Antriebs kann damit auch eine 2-fach Gewindekernausschraubvorrichtung erstellt werden.
- Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine perspektivische Darstellung einer montierten 4-fach Baueinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung; -
2 : eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Baueinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung -
3 : eine perspektivische Darstellung von Gewindekern und Gewindekernstirnrad der Baueinheit; -
4 : eine Draufsicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung; -
5 : eine Draufsicht der Verriegelungseinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung; -
6 : ein Schnittbild der gedrehten Ansicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung an der Schnittkante A-A mit Detailansicht39B die einen Gewindekern in entriegelter Endposition zeigt sowie eine Detailansicht39A die einen Gewindekern in verriegelter Startposition zeigt. -
7 : ein Schnittbild der Seitenansicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung an der Schnittkante B-B; -
8 : eine Draufsicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung in einer Zusammenstellung als 24-fach Anordnung; -
9 : eine Draufsicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung in einer Zusammenstellung als 32-fach Anordnung; -
10 : eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung und -
11 : eine Draufsicht einer einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung. - In
1 der Zeichnung ist eine perspektivische Darstellung einer montierten 4-fach Baueinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung für ein Spritzgießwerkzeug dargestellt, die vier einzelne quadratisch angeordnete Gewindekernstirnräder1 enthält, die durch jeweils ein Kugellager20a in einer Zwischenplatte5 und je einem weiteren Kugellager20b in einer in die Zwischenplatte5 eingepassten Lagerhalteplatte40 drehbar gelagert sind. Die quadratische Anordnung der Gewindekernstirnräder ist in4 dargestellt. Im Zentrum der vier Gewindekernstirnräder1 ist eine Ritzelwelle7 angeordnet, die wie in1 gezeigt an einem Ende mittels Kugellager21b in der Lagerhalteplatte40 drehbar gelagert ist und am anderen Ende bis in die Aufspannplatte26 hineinragt und dort mittels Kugellager21a drehbar gelagert ist. Die Ritzelwelle7 ist mittels abtreibender Zahnriemenscheibe8a und Zahnriemen11 mit einer antreibenden Zahnriemenscheibe8b gekoppelt, welche mit einem Planetengetriebe13 und einem Antriebsmotor14 verbunden und an dem Befestigungsflansch12 befestigt ist. Weiterhin sind in4 vier Gewindekerne2 dargestellt die in den Gewindekernstirnrädern1 geführt sind. - Die Gewindekernausschraubvorrichtung besteht im Wesentlichen aus dem in
3 perspektivisch dargestellten Gewindekern2 und dem Gewindekernstirnrad1 wobei eine formschlüssige, verschiebbare Verbindung über Keilwellenstege19a und Keilwellennuten19b am äußeren Umfang des Gewindekerns2 und dem entsprechende Keilwellennuten29a und Keilwellenstege29b am inneren Umfang des Gewindekernstirnrades1 eine axiale Verschiebung des Gewindekerns2 bei gleichzeitigem Antrieb des Gewindekernstirnrades1 über die Ritzelwelle7 ermöglicht. Dabei ist ebenfalls am äußeren Umfang des Gewindekerns2 auf den axial verlaufenden Keilwellenstegen19a ein Kernleitgewinde18 aufgebracht welches der Gewindesteigung des auszudrehenden Gewindes17 des Gewindekerns2 entspricht. Weiterhin ist in axialer Richtung des Gewindekerns2 eine feststehend montierte Leitgewindehülse3 mit einem Leitgewinde27 angeordnet welches in Durchmesser und Gewindesteigung dem Kernleitgewinde18 angepasst ist. Die Anordnung dieser Bauteile innerhalb des Stammformaufbaus ist im Einzelnen in1 der Zeichnung als perspektivische Darstellung sowie in6 als Schnittdarstellung der gedrehten Ansicht an der Schnittkante A-A und in7 als Schnittdarstellung der Seitenansicht an der Schnittkante B-B näher dargestellt. - Der Antrieb der Ritzelwelle
7 erfolgt wie in6 und7 dargestellt über eine an der Ritzelwelle7 mittels Taperbuchse9a montierten Zahnriemenscheibe8a die über einen Zahnriemen11 mit der antreibenden Zahnriemenscheibe8b verbunden ist, welche wiederrum mittels Taperbuchse9b auf der Antriebswelle eines Standard-Planetengetriebes13 befestigt ist welches direkt mit dem Antriebsmotor14 verbunden ist. Planetengetriebe und Antriebsmotor sind auf einer Halteplatte15 montiert, die in seitlichen Nuten des Befestigungsflansches12 verschiebbar geführt ist und die mittels Spannschraube16 horizontal in Richtung des Zahnriemens nach außen bzw. nach innen bewegt werden kann und somit das notwendige Spannen des Zahnriemens11 in einer von außen leicht zugänglichen Position ermöglicht. - Weiterhin ist in Richtung der Aufspannplatte
26 am unteren Ende des Gewindekerns2 in axialer Richtung verlaufend, eine als Serienteil erhältliche Drehdurchführung4 eingeschraubt. Im feststehenden Teil der Drehdurchführung ist ein Kühlrohr6 befestigt welches in eine axial verlaufende Kühlbohrung28 im Gewindekern2 eingeführt ist. Wird nun über den in2 dargestellten Kühlmittelzulauf10a ein Kühlmedium zugeführt, tritt dieses über das Kühlrohr6 am oberen Ende des Gewindekerns aus und fließt durch die Kühlbohrung28 zurück in die Drehdurchführung wodurch der Gewindekern2 abgekühlt wird bevor das Kühlmedium über den Kühlmittelablauf10b wieder ausgeleitet wird. Als Kühlmedium kommt vorzugsweise Wasser zum Einsatz, es ist jedoch auch die Verwendung von Öl, Luft oder anderen Medien als Kühlmittel bzw. Temperiermittel denkbar. - In
6 der Zeichnung ist oberhalb der Zwischenplatte5 eine Verriegelungsplatte31 zu sehen die über Führungsleisten41 in horizontaler Richtung seitlich verschiebbar angeordnet ist. Die in5 gezeigte Verriegelungsplatte31 ist mittels Zahnstange33 mit einer Antriebseinheit32 verbunden die mittels Stirnrad42 die Drehbewegung der Antriebseinheit in eine lineare Bewegung umwandelt. In der Verriegelungsplatte ist eine Aussparung43 vorgesehen, deren Geometrie aus zwei, in Form eines Langlochs angeordneten Halbkreisen, mit unterschiedlichen Durchmessern besteht. Dabei ist der kleinere Halbkreis dem Durchmesser der Ringnut38 des Gewindekerns2 angepasst und der größere Halbkreis vorzugsweise 1–2 mm größer als der Außendurchmesser des Gewindekerns2 oberhalb der Ringnut38 . Im entriegelten Zustand39B ist die Verriegelungsplatte so platziert, dass der Gewindekern senkrecht zur Verriegelungsplatte den größeren Halbkreisdurchmesser kollisionsfrei passiert. - In
4 der Zeichnung ist die besonders vorteilhafte und platzsparende Anordnung der Gewindekernausschraubvorrichtung als 4-fach Baueinheit dargestellt, die durch eine zentrische Anordnung der Ritzelwelle7 und die quadratische Anordnung der Gewindekernstirnräder1 ermöglicht wird.8 zeigt eine beispielhafte 24-fache Anordnung,9 zeigt eine beispielhafte 32-fache Anordnung einer Gewindekernausschraubvorrichtung. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind z. B. die Anordnung von 8, 12, 16, 64 oder mehr Baueinheiten. - In
10 ist eine einzelne Gewindekernausschraubvorrichtung gezeigt, in der ein Gewindekernstirnrad1 mittels Kugellager20a in einem Getriebegehäuse34 und mittels Kugellager20b in einem das Getriebegehäuse34 verschließenden Gehäusedeckel35 drehbar gelagert ist. Das Gewindekernstirnrad1 wird direkt von einem Stirnrad36 angetrieben welches auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes13 montiert und von einem Antriebsmotor14 angetrieben wird. Durch das Gewindekernstirnrad1 wird ein Gewindekern2 geführt wobei das Gewindekernstirnrad und der Gewindekern der in3 gezeigten Ausführung entspricht. Im Getriebegehäuse34 ist unterhalb des drehbar gelagerten Gewindekernstirnrades1 ein Leitgewinde27 ausgeführt welches dem auf den Keilwellenstegen19a aufgebrachten Kernleitgewinde18 des Gewindekerns2 entspricht. - Die vorbeschriebene Gewindekernausschraubvorrichtung arbeitet wie folgt:
Während des Herstellungsprozesses der in6 dargestellten Kunststoffspritzteile25 ragt der Gewindekern2 in den Formhohlraum der Formplatte24 hinein. Zur Einnahme dieser in Detailansicht39A dargestellten Startposition wird der Antriebsmotor14 von einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit in einem Einrichtungsmodus per Handbetrieb solange angesteuert bis der Gewindekern2 die gewünschte Ausgangslage erreicht, welche als Startposition in Speicherelementen der Steuervorrichtung festgehalten wird. Anschließend wird der Antriebsmotor14 in umgekehrter Drehrichtung per Handbetrieb solange angesteuert bis der Gewindekern2 die in Detailansicht39B dargestellte Endlage erreicht, welche als Endposition in Speicherelementen der Steuervorrichtung festgehalten wird. Die für die Strecke zwischen Startposition und Endposition geltenden Parameter wie z. B. Drehzahl und Drehmoment werden vom Anwender in der Software der Steuervorrichtung festgelegt sowie optionale Funktionen hinzugewählt welche die Ansteuerung einer Antriebseinheit32 zur Betätigung der Verriegelungsplatte31 ermöglichen. Der komplette Bewegungsablauf, bestehend aus den Funktionsabläufen „Entriegeln – Ausdrehen – Eindrehen – Verriegeln” wird als Ausschraubzyklus bezeichnet. Über entsprechende Schnittstellen ist die Steuervorrichtung mit der zentralen Steuerung der Kunststoffspritzgießmaschine verbindbar so dass der zuvor beschriebene Ausschraubzyklus in Abhängigkeit des übrigen Herstellungsprozesses ausführbar ist. In einer weiteren Ausführung kann der Ausschraubzyklus auch über entsprechende Signale von am Spritzgießwerkzeug angebrachten Endschaltern ausgelöst werden. - Sollen nun die Gewindekerne
2 aus den Kunststoffspritzteilen25 herausgedreht werden, so wird durch die Steuervorrichtung der Gewindekernausschraubvorrichtung der Antriebsmotor14 angesteuert welcher über das Planetengetriebe13 ein Drehmoment über die Zahnriemenscheibe8b , den Zahnriemen11 und die Zahnriemenscheibe8a auf die Ritzelwelle7 überträgt. Da sich die Ritzelwelle7 mit den vier Gewindekernstirnrädern1 im Eingriff befindet, drehen sich diese gleichzeitig und in einer Richtung wobei das Drehmoment über das Keilwellenprofil des Gewindekernstirnrades1 auf das Keilwellenprofil der Gewindekerne2 übertragen wird und diese somit ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt werden. Dadurch wird das Kernleitgewinde18 des Gewindekerns2 innerhalb der Leitgewindehülse3 entsprechend der Gewindesteigung in Richtung der Aufspannplatte26 bewegt bis die in der Steuervorrichtung zuvor gespeicherte Endposition erreicht wird. Die Ausschraublänge der Gewindekerne2 ist auch nicht auf bestimmte Längen begrenzt sondern kann durch eine entsprechende Verlängerung der Gewindekerne2 und höhere Distanzleisten22 beliebig vergrößert werden. Um wieder die zuvor festgelegte Startposition zu erreichen wird der Antriebsmotor14 von der Steuervorrichtung in umgekehrter Drehrichtung angesteuert bis die gewünschte Ausgangslage erreicht ist. - Um die optionale Verriegelung des Gewindekerns
2 zu ermöglichen, werden die jeweiligen Verriegelungszustände vor Beginn und nach Ende der Ausschraubbewegung durch die Steuervorrichtung der Gewindekernausschraubvorrichtung eingestellt. Um den in6 in der Detailansicht39B für den Ausschraubvorgang benötigten, entriegelten Zustand zu erreichen, wird durch die Antriebseinheit32 das Stirnrad42 angetrieben welches die im Eingriff stehende Zahnstange33 und die damit verbundene Verriegelungsplatte31 soweit seitlich bewegt bis der Gewindekern2 den größeren Halbkreisdurchmesser der Aussparung43 kollisionsfrei passieren kann. Sobald nach Abschluss der Ausdrehbewegung wieder die Startposition erreicht ist, wird durch die umgekehrte Drehbewegung der Antriebseinheit32 die Verriegelungsplatte31 soweit seitlich bewegt dass der kleinere Halbkreisdurchmesser der Aussparung43 am Durchmesser der Ringnut38 anliegt. Durch diesen in der Detailansicht39A dargestellten Zustand ist eine vertikale Verschiebung des Gewindekerns in beide Richtungen nicht mehr möglich. Beim Erreichen der mechanisch begrenzten Endlagen der Verriegelungsplatte31 wird der Antriebsmotor32 durch eine Überwachung des Drehmoments abgeschaltet. - Die Funktion der in
10 dargestellten einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung entspricht im Großen und Ganzen der zuvor beschriebenen 4-fachen Gewindekernausschraubvorrichtung nur dass der Antrieb des Gewindekernstirnrades1 über ein direkt im Eingriff befindliches Stirnrad36 erfolgt, welches auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes13 montiert ist und von einem Antriebsmotor14 direkt angetrieben wird. Diese einzelne Gewindekernausschraubvorrichtung kann in beliebiger Position und beliebigen Winkeln am Spritzgießwerkzeug positioniert werden und ermöglicht die Entspindelung einzelner Gewinde.
Claims (10)
- Gewindekernausschraubvorrichtung für Spritzgießwerkzeuge mit mindestens einem Gewindekernstirnrad (
1 ) das mit mindestens einem Antriebsmotor (14 ) zum Ausschrauben mindestens eines Gewindekerns (2 ) aus einem Spritzgießwerkzeug verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindekern (2 ) durch am äußeren Umfang axial verlaufende Keilwellenstege (19a ) und Keilwellennuten (19b ) in einem Gewindekernstirnrad (1 ) mit entsprechenden Keilwellennuten (29a ) und Keilwellenstegen (29b ) am inneren Umfang des Gewindekernstirnrades (1 ) eine axiale Verschiebung des Gewindekerns (2 ) bei gleichzeitigem Antrieb durch das Gewindekernstirnrad (1 ) ermöglicht, wobei auf den axial verlaufenden Keilwellenstegen (19a ) des Gewindekerns (2 ) ein Kernleitgewinde (18 ) aufgebracht ist, welches der Gewindesteigung eines auszudrehenden Gewindes (17 ) des Gewindekerns (2 ) entspricht und welches dem in einer feststehend montierten Leitgewindehülse (3 ) eingebrachten Leitgewinde (27 ) in Durchmesser und Gewindesteigung angepasst ist. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb des Gewindekernstirnrades (
1 ) über eine Ritzelwelle (7 ) erfolgt die über eine Zahnriemenscheibe (8a ) mittels Zahnriemen (11 ) und einer auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes (13 ) montierten Zahnriemenscheibe (8b ) mit einem Antriebsmotor (14 ) verbunden ist, wobei das Planetengetriebe (13 ) auf einer Halteplatte (15 ) montiert ist, die in den seitlichen Nuten eines Befestigungsflansches (12 ) verschiebbar geführt ist und die mittels Spannschraube (16 ) horizontal in Richtung des Zahnriemens nach außen bzw. nach innen bewegt werden kann. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der Antriebsmotor (
14 ) als Servomotor oder als Schrittmotor ausgebildet ist und dass zur Steuerung eine programmierbare elektronische Steuervorrichtung verwendet wird die den Antriebsmotor (14 ) mit zuvor festgelegten Drehzahlen solange ansteuert bis eine zuvor festgelegte Startposition oder eine zuvor festgelegte Endposition erreicht ist. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass am unteren Ende des Gewindekerns (
2 ) in axialer Richtung verlaufend, eine als Serienteil erhältliche Drehdurchführung (4 ) eingeschraubt ist in deren feststehendem Teil ein Kühlrohr (6 ) befestigt ist, welches in eine axial verlaufende Kühlbohrung (28 ) im Gewindekern (2 ) eingeführt ist und über das ein Kühlmedium ein- und wieder ausgeleitet werden kann. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass vier Gewindekernstirnräder (
1 ) quadratisch oder rechteckig zu einer 4-fach Gewindekerneinheit angeordnet sind und über eine mittig angeordnete Ritzelwelle (7 ) gleichzeitig angetrieben werden. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass mindestens zwei oder eine Vielzahl von Gewindekernstirnrädern (
1 ) kreisförmig zu einer Gewindekerneinheit angeordnet sind und über eine mittig angeordnete Ritzelwelle (7 ) gleichzeitig angetrieben werden. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass mehrere Gewindekerneinheiten in mehreren Reihen zu 8-fach, 12-fach, 16-fach oder noch größeren Zusammenstellungen angeordnet werden.
- Gewindekernausschraubvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oberhalb der Zwischenplatte (
5 ) angeordnete Verriegelungsplatte (31 ) über seitliche Führungsleisten (41 ) in horizontaler Richtung seitlich verschiebbar angeordnet ist und mittels Zahnstange (33 ) mit einer Antriebseinheit (32 ) verbunden ist die mittels Stirnrad (42 ) die Drehbewegung einer Antriebseinheit (32 ) in eine lineare Bewegung umwandelt wobei die Antriebseinheit (32 ) mit der Steuervorrichtung des ausschraubenden Antriebsmotors (14 ) verbunden ist und somit in der zuvor programmierten Abfolge angesteuert wird. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass in der Verriegelungsplatte (
31 ) eine Aussparung (43 ) vorgesehen ist, deren Geometrie aus zwei, in Form eines Langlochs angeordneten Halbkreisen, mit unterschiedlichen Durchmessern besteht und deren kleinerer Halbkreisdurchmesser dem Durchmesser einer Ringnut (38 ) des Gewindekerns (2 ) angepasst ist, die aneinander anliegend eine axiale Verschiebung des Gewindekerns (2 ) im verriegelten Zustand (39A ) verhindert, wobei deren größerer Halbkreisdurchmesser vorzugsweise 1–2 mm größer ist als der Außendurchmesser des Gewindekerns (2 ) oberhalb der Ringnut (38 ) und somit eine axiale Verschiebung des Gewindekerns im entriegelten Zustand (39B ) ermöglicht. - Gewindekernausschraubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass mindestens ein Gewindekernstirnrad (
1 ) mittels eines Kugellagers (20a ) in einem Getriebegehäuse (34 ) und mittels eines weiteren Kugellagers (20b ) in einem das Getriebegehäuse (34 ) verschließenden Gehäusedeckel (35 ) drehbar gelagert ist, wobei das Gewindekernstirnrad (1 ) direkt von einem Stirnrad (36 ) angetrieben wird welches auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes (13 ) montiert ist und von einem Antriebsmotor (14 ) angetrieben wird.
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