-
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, parallel zum Gewindekernhalter, direkt mit der Vorrichtung über Antriebsräder (Zahnräder) verbunden ist. Daraus folgt, dass die Vorrichtung nicht bei geringen Einbauhöhen eingesetzt werden kann. Auch eine getrennte Anordnung von Antriebsmotor und Vorrichtung (Vorrichtung innerhalb des Spritzgießwerkzeuges - Antriebsmotor außerhalb des Werkzeuges) ist nicht möglich - dies kann jedoch aus Platz- und auch aus Temperaturgründen erforderlich sein.
-
Eine Antriebsvorrichtung zum Ausdrehen von Gewindekernen ist aus der
DE 10 2006 002 819 A1 bekannt. Diese ist in Funktion und Abmessung der in der
DE 10 2007 053 044 B3 beschriebenen Vorrichtung sehr ähnlich. Jedoch ist bei dieser Vorrichtung durch die unvorteilhafte, parallel (in axialer Richtung) zum Gewindekernhalter erfolgte Anordnung des Antriebsmotors, die Gesamthöhe und damit der Platzbedarf noch um ein Vielfaches größer. Damit lässt diese Vorrichtung einen Betrieb in Richtung der Hauptöffnungsbewegung des Spritzgießwerkzeuges (vertikale Richtung) nicht zu. Auch ist durch die Anordnung des Antriebsmotors eine Kühlung des Gewindekerns nicht möglich. Speziell die Anordnung der Antriebsvorrichtung in der unbeweglichen Formhälfte (Düsenseite) des Spritzgießwerkzeuges scheidet wegen der Gesamthöhe und der Anordnung des Antriebsmotors aus - dies ist jedoch in vielen Fällen erforderlich, wenn z.B. eine Schraubkappe sowohl auswerferseitige als auch düsenseitige Gewinde aufweist.
-
Eine Gewindekernausschraubvorrichtung ist aus der
DE 10 2011 115 899 A1 bekannt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindekern durch am äußeren Umfang axial verlaufende Keilwellenstege und Keilwellennuten in einem Gewindekernstirnrad mit entsprechenden Keilwellennuten und Keilwellenstegen am inneren Umfang des Gewindekernstirnrades eine axiale Verschiebung des Gewindekerns bei gleichzeitigem Antrieb durch das Gewindekernstirnrad ermöglicht, wobei auf den axial verlaufenden Keilwellenstegen des Gewindekerns ein Kernleitgewinde aufgebracht ist, welches der Gewindesteigung des auszudrehenden Gewindes des Gewindekerns entspricht und welches dem in einer feststehend montierten Leitgewindehülse eingebrachten Leitgewinde in Durchmesser und Gewindesteigung angepasst ist. Auch bei dieser Vorrichtung ist, durch die parallel (in axialer Richtung) zum Gewindekern erfolgte Anordnung des Antriebsmotors ein Einbau bei geringen Einbauhöhen nicht möglich.
-
Aus
US 2004/0169320 A1 ist eine Gewindekernausschraubvorrichtung für Spritzgießwerkzeuge mit mindestens einem Gewindekern oder Gewindekernhalter bekannt, der mit mindestens einem Antriebsmotor zum Ausschrauben des Gewindekerns oder des Gewindekernhalters aus einem Spritzgießwerkzeug verbunden ist. Der Antrieb des Gewindekerns oder des Gewindekernhalters erfolgt durch ein Schneckenrad und eine Schnecke. Hierbei weist das Schneckenrad ein axial am inneren Umfang verlaufendes Innenprofil und der Gewindekern oder der Gewindekernhalter ein entsprechendes, axial verlaufendes Außenprofil am äußeren Umfang des Gewindekerns oder des Gewindekernhalters auf. Durch diese Konstruktion erfolgt bei gleichzeitigem Antrieb durch das Schneckenrad mit Hilfe der Schnecke eine axiale Verschiebung des Gewindekerns oder des Gewindekernhalters. Auf dem axial verlaufenden Außenprofil des Gewindekerns oder des Gewindekernhalters ist ein Kernleitgewinde aufgebracht. Dieses Leitgewinde entspricht der Gewindesteigung des auszudrehenden Gewindes des Gewindekerns oder des Gewindekernaufsatzes und ist dem in einer feststehend montierten Leitgewindemutter eingebrachten Leitgewinde in Durchmesser und Gewindesteigung angepasst. Ferner ist die Schnecke mit einer Schneckenwelle fest verbunden und in einem Getriebegehäuse untergebracht.
-
DE 10 2006 002 819 A1 beschreibt eine Antriebsvorrichtung für Gewindekerne von Spritzgießwerkzeugen, bei der der bauliche und technische Aufwand bedeutend verringert sind. Nach dieser Druckschrift wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Gewindekernhalter mit dem Leitgewinde in einer Gewindekernmutter schraubbar angeordnet ist, die zwischen einer Getriebeplatte (
5) und einer Grundplatte mittels Schrauben geklemmt befestigt ist, und der Gewindekernhalter mit einer Spindel versehen ist, die mindestens eine Mitnahmefläche besitzt, mit der die Spindel in einer Mitnahme eines Mitnehmerrades geführt angeordnet ist, das in der Getriebeplatte radial gelagert ist, und ein Motor mit der Getriebeplatte fest verbunden ist, dessen Ritzel mit dem Mitnehmerrad in Wirkverbindung steht.
-
DE 10 2007 053 044 B3 betrifft eine Gewindekernausschraubvorrichtung, die eine Gewindekernmutter mit einem Leitgewinde enthält, die zwischeneinem Befestigungsflansch und einer Grundplatte angeordnet ist. In der Gewindekernmutter ist dabei ein Gewindekernhalter mit einem Außengewinde und einer Antriebsspindel drehbar geführt, wobei die Antriebsspindel mit einem Antriebsrad gekoppelt ist. Dabei ist das Antriebsrad drehbar mit einem Antriebsmotor verbunden. Die Gewindekernausschraubvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindekernmutter direktmit der Grundplatte und dem Befestigungsflansch verschraubt ist. Dabei ist die Antriebsspindel an dem Antriebsrad befestigt, wobei die Antriebsspindel einen Antriebsschaft enthält, der mindestens mit einer axialen Führungsfläche in einem ein- oder mehrteiligen Teleskoprohr mit entsprechend angepasster Führungsfläche hineinragt. Zum Antrieb des Antriebrades ist der Antriebsmotor parallel neben der Gewindekernmutter angeordnet und am Befestigungsflansch befestigt
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausschrauben von Gewindekernen aus Spritzgusswerkzeugen so zu verbessern, dass diese auch bei geringen Einbauhöhen einsetzbar ist und eine einfache Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht.
-
Diese Aufgaben werden durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Anspruch 1 definiert eine Gewindekernausschraubvorrichtung für Spritzgießwerkzeuge mit mindestens einem Gewindekern (3) oder Gewindekernhalter (3b), der mit mindestens einem Antriebsmotor (19) zum Ausschrauben des Gewindekerns (3) oder des Gewindekernhalters (3b) aus einem Spritzgießwerkzeug verbunden ist,
- - wobei der Antrieb des Gewindekerns (3) oder des Gewindekernhalters (3b) durch ein Schneckenrad (1) und eine Schnecke (2) erfolgt,
- - wobei das Schneckenrad (1) ein axial am inneren Umfang verlaufendes Innenprofil (22a, 22b) und der Gewindekern (3) oder der Gewindekernhalter (3b) ein entsprechendes, axial verlaufendes Außenprofil (20a, 20b) am äußeren Umfang des Gewindekerns (3) oder des Gewindekernhalters (3b) aufweist, sodass eine axiale Verschiebung des Gewindekerns (3) oder des Gewindekernhalters (3b) bei gleichzeitigem Antrieb durch das Schneckenrad (1) mit Hilfe der Schnecke (2) erfolgt,
- - wobei auf dem axial verlaufenden Außenprofil (20a, 20b) des Gewindekerns (3) oder des Gewindekernhalters (3b) ein Kernleitgewinde (21) aufgebracht ist, welches der Gewindesteigung des auszudrehenden Gewindes (23) des Gewindekerns (3) oder des Gewindekernaufsatzes (3c) entspricht und welches dem in einer feststehend montierten Leitgewindemutter (5) eingebrachten Leitgewinde (24) in Durchmesser und Gewindesteigung angepasst ist, und
- - wobei die Schnecke (2) mit einer Schneckenwelle (4) fest verbunden ist, welche in einem Getriebegehäuse (13) montiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schneckenwelle (4) zu beiden Seiten des Getriebegehäuses (13) hinausragt und einen beidseitigen Antrieb mittels Antriebsmotor (19) oder das Verbinden mehrerer Gewindekernausschraubvorrichtungen mittels Kupplung (18) ermöglicht und
dass die Leitgewindemutter (5) zur leichteren Justierung durch eine Klemmplatte (6) kraftschlüssig mit der Getriebeaußenwand befestigt ist.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass mit der Gewindekernausschraubvorrichtung durch die senkrecht zum Gewindekern erfolgte Anordnung des Antriebsmotors eine sehr geringe Bauhöhe erreicht wird. Dies wird vorteilhafterweise durch die Verwendung eines Schneckenrades und einer Schneckenwelle erreicht, welche die Drehbewegung des Antriebsmotors um 90° umlenken. Durch ein in axialer Richtung zum Schneckenrad verlaufendes Keilwellenprofil am inneren Umfang und ein ebenso in axialer Richtung der Gewindekerne verlaufendes Keilwellenprofil am äußeren Umfang werden dabei vorteilhafterweise die Hauptfunktionen „axiale Beweglichkeit“ und „Drehen“ zusammengefasst. Durch Anbringen eines Leitgewindes auf dem äußeren Umfang des Keilwellenprofils der Gewindekerne und einer in axialer Richtung fest montierten Leitgewindemutter, mit einem dem Gewindekern entsprechenden Leitgewinde, wird nun bei Drehung des Schneckenrades der Gewindekern in eine Drehbewegung versetzt und gleichzeitig durch das Leitgewinde in axialer Richtung verschoben.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsart wird das Schneckenrad und die Schneckenwelle in einem kompakten Getriebegehäuse montiert, welches an einer beliebigen Position am Spritzgießwerkzeug montierbar und mittels Kupplung auch von außerhalb des Werkzeuges montierten Antriebsmotoren angetrieben werden kann.
-
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.
-
In einer weiteren Ausführungsart ist auch der Betrieb einer doppelten Gewindekernausschraubvorrichtung möglich. Dabei werden zwei Schneckenräder gleichzeitig von einer Schneckenwelle angetrieben, welche durch eine Kupplung direkt mit der Antriebswelle eines Antriebsmotors verbunden ist.
-
Des Weiteren ist es auch möglich, mehrere solcher Gewindekernausschraubvorrichtungen durch verbinden der Schneckenwellen mittels Kupplung aneinander zu reihen und damit z.B. eine Anordnung 4-fach in Reihe zu ermöglichen.
-
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine perspektivisches Schnittbild einer montierten Gewindekernausschraubvorrichtung mit einem mittels Kupplung verbundenen Antriebsmotor;
- 2: eine perspektivische Darstellung von Schneckenrad und Gewindekern einer Gewindekernausschraubvorrichtung;
- 3: eine Schnittbild einer Gewindekernausschraubvorrichtung an der Schnittkante B-B;
- 4: ein Schnittbild der Draufsicht einer Gewindekernausschraubvorrichtung an der Schnittkante C-C;
- 5: eine perspektivische Darstellung einer 1-fach-Gewindekernausschraubvorrichtung;
- 6: eine perspektivische Darstellung einer 2-fach-Gewindekernausschraubvorrichtung;
- 7: eine Draufsicht einer 1-fach-Gewindekernausschraubvorrichtung in einer Zusammenstellung mit einem mittels langer Kupplung verbundenen Antriebsmotor;
- 8: eine Draufsicht zweier mittels Kupplung verbundenen 1-fach-Gewindekernausschraubvorrichtungen in einer Zusammenstellung mit einem mittels Kupplung verbundenen Antriebsmotor;
- 9: eine Draufsicht zweier mittels Kupplung verbundenen 2-fach-Gewindekernausschraubvorrichtungen in einer Zusammenstellung mit einem mittels Kupplung verbundenen Antriebsmotor;
-
In 1 der Zeichnung ist eine perspektivische Darstellung einer Gewindekernausschraubvorrichtung mit einem mittels Kupplung 18 verbundenen, senkrecht zum Gewindekern 3 angeordneten Antriebsmotor 19 für ein Spritzgießwerkzeug dargestellt, in der ein Schneckenrad 1 mittels in einer Lagereinheit 7a montiertem Kugellager 8 und gegenüberliegender Lagereinheit 7b in einem Getriebegehäuse 13 drehbar gelagert ist. Die Lagereinheit 7a und 7b sind dabei formschlüssig und bündig mittels Schrauben 9 im Getriebegehäuse 13 befestigt und dichten mittels O-Ringen 10 zum Getriebegehäuse 13 und mittels Radialwellendichtringen 11 zum Schneckenrad 1 ab. Der Antrieb des Schneckenrades 1 erfolgt über eine Schnecke 2, die mittels Passfeder 12 formschlüssig auf einer Schneckenwelle 4 montiert ist, welche mittels Kupplung 18 mit einem Antriebsmotor 19 verbunden ist. Die Schneckenwelle (4) kann jedoch auch als Kombination von Schnecke (2) und Schneckenwelle (4) einteilig hergestellt werden. Des Weiteren ist in 2 alternativ zum einteiligen Gewindekern 3 ein Gewindekernhalter 3b mit entsprechendem Gewindekernaufsatz 3c zu sehen, der zusammen mit dem Schneckenrad 1 auf gleiche Art und Weise wie der Gewindekern 3 funktioniert.
-
Da die Schneckenwelle 4 zu beiden Seiten des Getriebegehäuses 13 hinausragt, ist es sowohl möglich den Antriebsmotor 19 mittels Kupplung 18 beidseitig anzuschließen, als auch wie in 8 dargestellt, zwei Gewindekernausschraubvorrichtungen mittels Kupplung 18 miteinander zu verbinden und mit einem einzigen Antriebsmotor 19 anzutreiben.
-
In 3 der Zeichnung ist eine Schnittdarstellung an der Schnittkante B-B dargestellt, in der die Schneckenwelle 4 mittels in einer Lagereinheit 14a und 14b montiertem Kugellager 16 in einem Getriebegehäuse 13 drehbar gelagert ist. Die Abdichtung erfolgt zur Schneckenwelle 4 mittels Radialwellendichtring 17 und zum Getriebegehäuse 13 mittels O-Ring 15. Durch die Abdichtung des Getriebegehäuses 13 mittels O-Ringen in den Lagereinheiten 7a, 7b, 14a und 14b sowie der Abdichtung mittels Radialwellendichtringen zur Schneckenwelle 4 und zum Schneckenrad 1 kann das Getriebegehäuse zum Zwecke der Schmierung über die Verschlussschraube 26 mit Öl befüllt werden. Das Öl kann zu Wartungszwecken über die Verschlussschraube 27 abgelassen werden. Über ein Schauglas 28 ist zudem die Kontrolle des Ölstandes möglich.
-
Die Gewindekernausschraubvorrichtung besteht im Wesentlichen aus dem in 2 perspektivisch dargestellten Gewindekern 3 und dem Schneckenrad 1 wobei eine formschlüssige, verschiebbare Verbindung über Keilwellenstege 20a und Keilwellennuten 20b als ein Außenprofil am äußeren Umfang des Gewindekerns 3 und dem entsprechende Keilwellennuten 22a und Keilwellenstege 22b als ein Innenprofil am inneren Umfang des Schneckenrades 1 eine axiale Verschiebung des Gewindekerns 3 bei gleichzeitigem Antrieb des Schneckenrades 1 über die Schnecke 2 ermöglicht. Dabei ist ebenfalls am äußeren Umfang des Gewindekerns 3 auf den axial verlaufenden Keilwellenstegen 20a ein Kernleitgewinde 21 aufgebracht welches der Gewindesteigung des auszudrehenden Gewindes 23 des Gewindekerns 3 entspricht. In axialer Richtung des Gewindekerns 3 ist, wie in 4 gezeigt, eine Leitgewindemutter 5 mit einem Leitgewinde 24 angeordnet, welches in Durchmesser und Gewindesteigung dem Kernleitgewinde 21 angepasst ist. Durch eine auf der Lagereinheit 7a mittels Schrauben 25 angeschraubte Klemmplatte 6, wird die Leitgewindemutter 5 kraftschlüssig montiert. Die Anordnung dieser Bauteile innerhalb der Getriebegehäuses 13 ist im Einzelnen in 1 der Zeichnung als perspektivische Darstellung sowie in 3 als Schnittdarstellung an der Schnittkante B-B und in 4 als Schnittdarstellung der Draufsicht an der Schnittkante C-C genauer dargestellt.
-
Anstelle der rechteckförmigen Keilwellennuten und der rechteckförmigen Keilwellenstege sind auch weitere, alternative Außen- und Innenprofilformen mit trapez-, dreieckförmigen oder runden Querschnitten und ein- oder mehrseitigen Abflachungen möglich, die eine formschlüssige, verschiebbare Verbindung zwischen Schneckenrad 1 und Gewindekern 3 oder Gewindekernhalter 3b ermöglichen.
-
In 4 der Zeichnung ist die Gewindekernausschraubvorrichtung perspektivisch als platzsparende 1-fach Baueinheit gezeigt.
-
In 5 der Zeichnung ist die besonders vorteilhafte und platzsparende Anordnung der Gewindekernausschraubvorrichtung als 2-fach Baueinheit perspektivisch dargestellt, in welcher durch eine durchgehende Schneckenwelle 4 gleichzeitig zwei Schneckenräder 1 angetrieben werden.
-
In 7 ist eine 1-fach Baueinheit der Gewindekernausschraubvorrichtung gezeigt, die über eine lange Ausführung der Kupplung 18 mit einem Antriebsmotor 19 verbunden ist.
-
In 8 sind zwei 1-fach Baueinheiten der Gewindekernausschraubvorrichtung gezeigt, die über eine Kupplung 18 miteinander und mit einem Antriebsmotor 19 verbunden sind.
-
In 9 sind zwei 2-fach Baueinheiten der Gewindekernausschraubvorrichtung gezeigt, die über eine Kupplung 18 miteinander und mit einem Antriebsmotor 19 verbunden sind.
-
Die vorbeschriebene Gewindekernausschraubvorrichtung arbeitet wie folgt:
- Während des Herstellungsprozesses der Kunststoffspritzteile ragt der Gewindekern 3 mit seinem formgebenden Konturgewinde 23 in einen Formhohlraum hinein. Anschließend wird über einen nicht näher beschriebenen Prozessschritt die Kunststoffschmelze in den Formhohlraum eingeleitet.
-
Sollen nun, nach Abkühlung der Kunststoffschmelze, die Gewindekerne 3 aus den Kunststoffspritzteilen herausgedreht werden, so wird durch eine nicht dargestellte Steuervorrichtung der Antriebsmotor 19 angesteuert welcher über die Kupplung 18 ein Drehmoment über die fest mit der Schneckenwelle 4 verbundene Schnecke 2 überträgt. Da sich die Schnecke 2 mit dem Schneckenrad 1 im Eingriff befindet, dreht sich dieses, wobei das Drehmoment über das Keilwellenprofil des Schneckenrades 1 als Innenprofil 22a, 22b auf das Keilwellenprofil der Gewindekerne 3 als Außenprofil 20a, 20b übertragen wird und diese somit ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt werden. Dadurch wird das Kernleitgewinde 21 des Gewindekerns 3 innerhalb der Leitgewindemutter 5 entsprechend der Gewindesteigung bewegt, bis die in der Steuervorrichtung angegebene Position erreicht wird.
