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Die Erfindung betrifft eine Gewindekernausschraubvorrichtung in Spritzgießwerkzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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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.
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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. Die Gewindekernmutter dient dabei gleichzeitig als Gehäuse an dem ein Befestigungsflansch zur Aufnahme des Antriebsrads sowie des Antriebsmotors befestigt ist. Des Weiteren wird an der Gewindekernmutter eine Grundplatte befestigt die zur Befestigung der Vorrichtung am Spritzgießwerkzeug dient. Als Antriebsmotor ist 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.
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Da die Gewindekernmutter gleichzeitig als Gehäuse zur Aufnahme der Grundplatte sowie des Befestigungsflansches dient, muss die komplette Vorrichtung bei Änderung der Gewindeparameter zerlegt werden, um eine geänderte Gewindekernmutter einsetzen zu können.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 1000 bar bei einer projizierten wirksamen Fläche von nur 1 cm2 schon 10.000 N (1000 kg). Damit sind Schäden an Leitgewinden oder Gewindespindeln nicht auszuschließen.
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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 f) die Verriegelung der Gewindekerne zur Kompensation der durch den Spritzdruck auftretenden axialen Kraft ermöglicht und g) den Wechsel der Gewindekernmutter auch bei montierter Vorrichtung einfach zu ermöglichen.
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Diese Aufgaben werden durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst. Weiterbildung und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 oder zur Ausschraubung der Leitgewindehülse 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. Diese Ausführung der Erfindung hat gleichzeitig den Vorteil, dass nur eine einzige Getriebeplatte notwendig ist, in die das Antriebsgetriebe des Gewindekerns integriert ist und ein Getriebegehäuse darstellt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsart der Gewindekernausschraubvorrichtung wird das Leitgewinde nicht direkt in das Getriebegehäuse eingebracht, sondern in einer separaten Leitgewindehülse erzeugt, welche direkt an das Getriebegehäuse bzw. den Getriebedeckel angeschraubt wird. Damit lässt sich das Leitgewinde bei Änderung der Gewindeparameter einfach austauschen, ohne die Vorrichtung vom Spritzgießerkzeug abzubauen bzw. zerlegen zu müssen.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine perspektivische Darstellung einer montierten 4-fach Baueinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung;
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2: eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Baueinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung
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3: eine perspektivische Darstellung von Gewindekern und Gewindekernstirnrad der Baueinheit;
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4: eine Draufsicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung;
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5: eine Draufsicht der Verriegelungseinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung;
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6: ein Schnittbild der gedrehten Ansicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung an der Schnittkante A-A mit Detailansicht 39B die einen Gewindekern in entriegelter Endposition zeigt sowie eine Detailansicht 39A die einen Gewindekern in verriegelter Startposition zeigt.
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7: ein Schnittbild der Seitenansicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung an der Schnittkante B-B;
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8: eine Draufsicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung in einer Zusammenstellung als 24-fach Anordnung;
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9: eine Draufsicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung in einer Zusammenstellung als 32-fach Anordnung;
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10: eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung;
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11: eine Draufsicht einer einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung;
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12: ein Schnittbild einer einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung mit separater Leitgewindehülse und
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13: eine Draufsicht einer einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtung.
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14: eine perspektivische Darstellung einer Spannvorrichtung der Gewindekernausschraubvorrichtung
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15: ein Schnittbild einer Spannvorrichtung der Gewindekernausschraubvorrichtung.
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In 1 der Zeichnung ist eine perspektivische Darstellung einer montierten 4-fach Baueinheit einer Gewindekernausschraubvorrichtung für ein Spritzgießwerkzeug dargestellt, die vier einzelne quadratisch angeordnete Gewindekernstirnräder 1 enthält, die durch jeweils ein Kugellager 20a in einer Zwischenplatte 5 und je einem weiteren Kugellager 20b in einer in die Zwischenplatte 5 eingepassten Lagerhalteplatte 40 drehbar gelagert sind. Die quadratische Anordnung der Gewindekernstirnräder ist in 4 dargestellt. Im Zentrum der vier Gewindekernstirnräder 1 ist eine Ritzelwelle 7 angeordnet, die wie in 1 gezeigt an einem Ende mittels Kugellager 21b in der Lagerhalteplatte 40 drehbar gelagert ist und am anderen Ende bis in die Aufspannplatte 26 hineinragt und dort mittels Kugellager 21a drehbar gelagert ist. Die Ritzelwelle 7 ist mittels abtreibender Zahnriemenscheibe 8a und Zahnriemen 11 mit einer antreibenden Zahnriemenscheibe 8b gekoppelt, welche mit einem Planetengetriebe 13 und einem Antriebsmotor 14 verbunden und an dem Befestigungsflansch 12 befestigt ist. Weiterhin sind in 4 vier Gewindekerne 2 dargestellt die in den Gewindekernstirnrädern 1 geführt sind.
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Die Gewindekernausschraubvorrichtung besteht im Wesentlichen aus dem in 3 perspektivisch dargestellten Gewindekern 2 und dem Gewindekernstirnrad 1 wobei eine formschlüssige, verschiebbare Verbindung über Keilwellenstege 19a und Keilwellennuten 19b am äußeren Umfang des Gewindekerns 2 und dem entsprechende Keilwellennuten 29a und Keilwellenstege 29b am inneren Umfang des Gewindekernstirnrades 1 eine axiale Verschiebung des Gewindekerns 2 bei gleichzeitigem Antrieb des Gewindekernstirnrades 1 über die Ritzelwelle 7 ermöglicht. Dabei ist ebenfalls am äußeren Umfang des Gewindekerns 2 auf den axial verlaufenden Keilwellenstegen 19a ein Kernleitgewinde 18 aufgebracht welches der Gewindesteigung des auszudrehenden Gewindes 17 des Gewindekerns 2 entspricht. Weiterhin ist in axialer Richtung des Gewindekerns 2 eine feststehend montierte Leitgewindehülse 3 mit einem Leitgewinde 27 angeordnet welches in Durchmesser und Gewindesteigung dem Kernleitgewinde 18 angepasst ist. Die Anordnung dieser Bauteile innerhalb des Stammformaufbaus ist im Einzelnen in 1 der Zeichnung als perspektivische Darstellung sowie in 6 als Schnittdarstellung der gedrehten Ansicht an der Schnittkante A-A und in 7 als Schnittdarstellung der Seitenansicht an der Schnittkante B-B näher dargestellt.
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Der Antrieb der Ritzelwelle 7 erfolgt wie in 6 und 7 dargestellt über eine an der Ritzelwelle 7 mittels Spannbuchse 9a montierten Zahnriemenscheibe 8a die über einen Zahnriemen 11 mit der antreibenden Zahnriemenscheibe 8b verbunden ist, welche wiederrum mittels Taperbuchse (Spannbuchse) 9b auf der Antriebswelle eines Standard-Planetengetriebes 13 befestigt ist welches direkt mit dem Antriebsmotor 14 verbunden ist. Planetengetriebe und Antriebsmotor sind auf einer Halteplatte 15 montiert, die in seitlichen Nuten des Befestigungsflansches 12 verschiebbar geführt ist und die mittels Spannschraube 16 horizontal in Richtung des Zahnriemens nach außen bzw. nach innen bewegt werden kann und somit das notwendige Spannen des Zahnriemens 11 in einer von außen leicht zugänglichen Position ermöglicht.
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Weiterhin ist in Richtung der Aufspannplatte 26 am unteren Ende des Gewindekerns 2 in axialer Richtung verlaufend, eine als Serienteil erhältliche Drehdurchführung 4 eingeschraubt. Im feststehenden Teil der Drehdurchführung ist ein Kühlrohr 6 befestigt welches in eine axial verlaufende Kühlbohrung 28 im Gewindekern 2 eingeführt ist. Wird nun über den in 2 dargestellten Kühlmittelzulauf 10a ein Kühlmedium zugeführt, tritt dieses über das Kühlrohr 6 am oberen Ende des Gewindekerns aus und fließt, durch die Kühlbohrung 28 zurück in die Drehdurchführung wodurch der Gewindekern 2 abgekühlt wird bevor das Kühlmedium über den Kühlmittelablauf 10b 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.
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In 6 der Zeichnung ist oberhalb der Zwischenplatte 5 eine Verriegelungsplatte 31 zu sehen die über Führungsleisten 41 in horizontaler Richtung seitlich verschiebbar angeordnet ist. Die in 5 gezeigte Verriegelungsplatte 31 ist mittels Zahnstange 33 mit einer Antriebseinheit 32 verbunden die mittels Stirnrad 42 die Drehbewegung der Antriebseinheit in eine lineare Bewegung umwandelt. In der Verriegelungsplatte ist eine Aussparung 43 vorgesehen, deren Geometrie aus zwei, in Form eines Langlochs angeordneten Halbkreisen, mit unterschiedlichen Durchmessern besteht. Dabei ist der kleinere Halbkreis dem Durchmesser der Ringnut 38 des Gewindekerns 2 angepasst und der größere Halbkreis vorzugsweise 1–2 mm größer als der Außendurchmesser des Gewindekerns 2 oberhalb der Ringnut 38. Im entriegelten Zustand 39B ist die Verriegelungsplatte so platziert, dass der Gewindekern senkrecht zur Verriegelungsplatte den größeren Halbkreisdurchmesser kollisionsfrei passiert.
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In 4 der Zeichnung ist die besonders vorteilhafte und platzsparende Anordnung der Gewindekernausschraubvorrichtung als 4-fach Baueinheit dargestellt, die durch eine zentrische Anordnung der Ritzelwelle 7 und die quadratische Anordnung der Gewindekernstirnräder 1 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.
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In 10 und in 11 der Zeichnung ist eine einzelne Gewindekernausschraubvorrichtung gezeigt, in der ein Gewindekernstirnrad 1 mittels Kugellager 20a in einem Getriebegehäuse 34 und mittels Kugellager 20b in einem das Getriebegehäuse 34 verschließenden Gehäusedeckel 35 drehbar gelagert ist. Dabei ist sowohl das Getriebegehäuse 34 als auch der Gehäusedeckel 35 vorzugsweise plattenförmig ausgebildet. Das Gewindekernstirnrad 1 wird direkt von einem Stirnrad 36 angetrieben welches auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes 13 montiert und von einem Antriebsmotor 14 angetrieben wird. Durch das Gewindekernstirnrad 1 wird ein Gewindekern 2 geführt wobei das Gewindekernstirnrad und der Gewindekern der in 3 gezeigten Ausführung entspricht. Im Getriebegehäuse 34 ist unterhalb des drehbar gelagerten Gewindekernstirnrades 1 ein Leitgewinde 27 ausgeführt welches dem auf, den Keilwellenstegen 19a aufgebrachten Kernleitgewinde 18 des Gewindekerns 2 entspricht.
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In 12 ist eine einzelne Gewindekernausschraubvorrichtung gezeigt, in der ein Gewindekernstirnrad 1 mittels Kugellager 20a in einem Getriebegehäuse 34 und mittels Kugellager 20b in einem das Getriebegehäuse 34 verschließenden Gehäusedeckel 35 drehbar gelagert ist. Dabei ist sowohl das Getriebegehäuse 34 als auch der Gehäusedeckel 35 vorzugsweise plattenförmig ausgebildet. Das Gewindekernstirnrad 1 wird über ein Zwischenrad 37 von einem Stirnrad 36 angetrieben welches auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes 13 montiert und von einem Antriebsmotor 14 angetrieben wird. Durch das Gewindekernstirnrad 1 wird ein Gewindekern 2 geführt wobei das Gewindekernstirnrad und der Gewindekern der in 3 gezeigten Ausführung entspricht. Am Gehäusedeckel 35 ist in axialer Richtung des Gewindekerns 2 verlaufend, eine das Leitgewinde 27 beinhaltende Leitgewindehülse 45 direkt mittels Zylinderschrauben 46 angeschraubt. Weiterhin ist am unteren Ende des Gewindekerns 2 in axialer Richtung verlaufend, eine als Serienteil erhältliche Drehdurchführung 4 eingeschraubt über die ein Kühlmedium in den Gewindekern 2 ein- und wieder abgeleitet werden kann. Die gesamte Vorrichtung wird über das Getriebegehäuse 34 mittels Zylinderschraube 48 direkt an das Spritzgießwerkzeug 47 angeschraubt.
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Die 13 der Zeichnung zeigt die Draufsicht auf das Getriebe der Gewindekernausschraubvorrichtung nach 12 der Zeichnung bei abgeschraubtem Gehäusedeckel 35. Dabei sind das Gewindestirnrad 1, das Zwischenrad 37 und das Stirnrad 36 seitlich nebeneinander angeordnet und kämmend miteinander verbunden.
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Die 14 der Zeichnung zeigt die perspektivische Ansicht einer Spannvorrichtung der Gewindekernausschraubvorrichtung, 15 zeigt eine Schnittdarstellung einer Spannvorrichtung der Gewindekernausschraubvorrichtung. Diese besteht aus einer Motorhalteplatte 63 sowie aus einer Getriebehalteplatte 62 die mit einer, parallel zur Außenfläche des Spritzgießwerkzeuges geführten Spannplatte 64 fest verschraubt sind. Der Motor 14 ist über die Motorhalteplatte 63 mit dem Getriebe 13 mittels Schrauben 66 verschraubt. Das Getriebe 13 wird direkt mittels Schrauben 65 auf die Getriebehalteplatte 62 aufgeschraubt. In der Spannplatte 64 sind Durchgangsbohrungen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 61 sowie Gewindebohrungen zur Aufnahme der Spannschrauben 60 enthalten.
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Die vorbeschriebene Gewindekernausschraubvorrichtung arbeitet wie folgt:
Während des Herstellungsprozesses der in 6 dargestellten Kunststoffspritzteile 25 ragt der Gewindekern 2 in den Formhohlraum der Formplatte 24 hinein. Zur Einnahme dieser in Detailansicht 39A dargestellten Startposition wird der Antriebsmotor 14 von einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit in einem Einrichtungsmodus per Handbetrieb solange angesteuert bis der Gewindekern 2 die gewünschte Ausgangslage erreicht, welche als Startposition in Speicherelementen der. Steuervorrichtung festgehalten wird. Anschließend wird der Antriebsmotor 14 in umgekehrter Drehrichtung per Handbetrieb solange angesteuert bis der Gewindekern 2 die in Detailansicht 39B 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 Antriebseinheit 32 zur Betätigung der Verriegelungsplatte 31 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.
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Sollen nun die Gewindekerne 2 aus den Kunststoffspritzteilen 25 herausgedreht werden, so wird durch die Steuervorrichtung der Gewindekernausschraubvorrichtung der Antriebsmotor 14 angesteuert welcher über das Planetengetriebe 13 ein Drehmoment über die Zahnriemenscheibe 8b, den Zahnriemen 11 und die Zahnriemenscheibe 8a auf die Ritzelwelle 7 überträgt. Da sich die Ritzelwelle 7 mit den vier Gewindekernstirnrädern 1 im Eingriff befindet, drehen sich diese gleichzeitig und in einer Richtung wobei das Drehmoment über das Keilwellenprofil des Gewindekernstirnrades 1 auf das Keilwellenprofil der Gewindekerne 2 übertragen wird und diese somit ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt werden. Dadurch wird das Kernleitgewinde 18 des Gewindekerns 2 innerhalb der Leitgewindehülse 3 entsprechend der Gewindesteigung in Richtung der Aufspannplatte 26 bewegt bis die in der Steuervorrichtung zuvor gespeicherte Endposition erreicht wird. Die Ausschraublänge der Gewindekerne 2 ist auch nicht auf bestimmte Längen begrenzt sondern kann durch eine entsprechende Verlängerung der Gewindekerne 2 und höhere Distanzleisten 22 beliebig vergrößert werden. Um wieder die zuvor festgelegte Startposition zu erreichen wird der Antriebsmotor 14 von der Steuervorrichtung in umgekehrter Drehrichtung angesteuert bis die gewünschte Ausgangslage erreicht ist.
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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 in 6 in der Detailansicht 39B für den Ausschraubvorgang benötigten, entriegelten Zustand zu erreichen, wird durch die Antriebseinheit 32 das Stirnrad 42 angetrieben welches die im Eingriff stehende Zahnstange 33 und die damit verbundene Verriegelungsplatte 31 soweit seitlich bewegt bis der Gewindekern 2 den größeren Halbkreisdurchmesser der Aussparung 43 kollisionsfrei passieren kann. Sobald nach Abschluss der Ausdrehbewegung wieder die Startposition erreicht ist, wird durch die umgekehrte Drehbewegung der Antriebseinheit 32 die Verriegelungsplatte 31 soweit seitlich bewegt dass der kleinere Halbkreisdurchmesser der Aussparung 43 am Durchmesser der Ringnut 38 anliegt. Durch diesen in der Detailansicht 39A dargestellten Zustand ist eine vertikale Verschiebung des Gewindekerns in beide Richtungen nicht mehr möglich. Beim Erreichen der mechanisch begrenzten Endlagen der Verriegelungsplatte 31 wird der Antriebsmotor 32 durch eine Überwachung des Drehmoments abgeschaltet.
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Die Funktion der in 10 und 12 dargestellten einzelnen Gewindekernausschraubvorrichtungen entspricht im Großen und Ganzen der zuvor beschriebenen 4-fachen Gewindekernausschraubvorrichtung nur dass der Antrieb des Gewindekernstirnrades 1 wie in 10 zu sehen über ein direkt im Eingriff befindliches Stirnrad 36 erfolgt, welches auf der Antriebswelle eines Planetengetriebes 13 montiert ist und von einem Antriebsmotor 14 direkt angetrieben wird. Der Antrieb des Gewindekernstirnrades kann aber auch wie in 12 zu sehen indirekt über ein Zwischenrad 37 erfolgen, welches durch das Stirnrad 36 angetrieben wird. Diese einzelne Gewindekernausschraubvorrichtung kann in beliebiger Position und beliebigen Winkeln über das Getriebegehäuse 34 direkt am Spritzgießwerkzeug 47 verschraubt werden und ermöglicht die Entspindelung einzelner Gewinde.
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Um die notwendige Vorspannung des Zahnriemens 11 zu erreichen welcher über die Zahnriemenscheiben 8a und 8b geführt wird, ist die Verschiebung der Spannplatte 64 parallel zur Aussenfläche des Spritzgießwerkzeugs möglich. Dabei werden in Gewindebohrungen der Spannplatte 64 Spannschrauben 60 eingeschraubt welche in entsprechenden Sacklochbohrungen des Spritzgießwerkzeuges enden und die Spannplatte 64 parallel auf Abstand zur Aussenfläche des Spritzgießwerkzeuges halten. Dabei wird der Zahnriemen 11 der über die Zahnriemenscheiben 8a und 8b läuft gespannt. Anschließend wird die Spannplatte 64 mittels Befestigungsschrauben 61 am Spritzgießwerkzeug verschraubt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007053044 B3 [0003]
- US 2363808 A [0005]
- DE 102007052348 B3 [0008]
