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Die Erfindung betrifft einen Gewindetrieb mit einem Abstreifelement, insbesondere für den Einsatz an Spritzgussmaschinen.
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Der Erfindung liegt die Problematik zugrunde, dass sich durch die Schmierung des Gewindetriebs in der Spindelmutter eine Fettschicht auf der Gewindespindel bildet. Bei hohen Drehzahlen der Gewindespindel kommt es bei ausreichend großer Ansammlung von Schmiermittel zu einer Ablösung des Schmiermittels von der Gewindespindel bedingt durch eine auftretende Zentrifugalkraft. Dies führt bei unabgedeckten Gewindetrieben zu einer Verschmutzung des umliegenden Raums. Gerade bei den Gewindetrieben für die Auswerferplatte einer Spritzgussmaschine kann dies zu Verunreinigungen des Bedieners und des Arbeitsraums führen. Der Arbeitsraum muss dadurch regelmäßig gereinigt werden.
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Aus dem Stand der Technik sind, wie beispielhaft in 5 dargestellt, Spindelmuttern 4 mit einer Dichtung 14, wie beispielsweise einer Labyrinthdichtung, bekannt, welche das Austreten von Schmiermittel aus der Spindelmutter 4 verhindern bzw. minimieren sollen. Um Reibungsverluste und negative Wärmeentwicklung zu vermeiden, ist in der Regel ein Spalt zwischen der Dichtung 14 und der Gewindespindel 3 vorgesehen. Durch den Spalt treten weiterhin minimierte Mengen Schmiermittel aus. Bedingt durch den Spalt kann auch bei Verwendung von solchen Dichtungen 14 die Bildung einer zu großen Schmiermittelschicht auf der Gewindespindel 3 nicht verhindert werden.
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Bei Gewindetrieben 2 gemäß 5 bilden sich vor allem beim Umkehrpunkt Schmiermittelansammlungen, welche auch durch die integrierte Dichtung 14 nicht verhindert werden können. Gerade bei Auswerfern von Spritzgussmaschinen, welche oftmals einen fest definierten Umkehrpunkt aufweisen, führt dies zur progressiven Ansammlung von Schmiermittel. Zusammen mit den oftmals hohen Drehzahlen der Gewindetriebe zum möglichst schnellen Öffnung und Schließen des Auswerfers kommt es regelmäßig zu einer Ablösung des am Umkehrpunkt angesammelten Schmiermittels und somit zu einer Verschmutzung des Arbeitsraums.
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Aus der
DD 252 994 A1 ist ein Abstreifer für Wälzschraubtriebe bekannt. Der vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Abstreifer ist radial um die Kugelspindel angeordnet, an der Spindelmutter befestigt und wird mittels einer Feder gegen die Kugelspindel gedrückt. Der Abstreifer bildet das Gewindeprofil der Gewindespindel ab und steht in reibender Verbindung mit der Gewindespindel. Eine solche reibende Verbindung zwischen Abstreifer und Gewindespindel ist allerdings nachteilig, da sich durch die Federbelastung eine nicht unerhebliche Reibungswärme bildet. Diese Reibungswärme kann zum wärmebedingten Blockieren des Gewindetriebs bei schnell aufeinanderfolgender Nutzung führen.
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Versuche an einem Auswerfer einer Spritzgussmaschine haben gezeigt, dass die Lehre der
DD 252 994 A1 aus dem Stand der Technik nicht zielführend ist. Gerade bei einer Spritzguss-Serienproduktion wird der Auswerfer der Spritzgussmaschine regelmäßig geöffnet und geschlossen. Bei einem Abstreifelement gemäß der Lehre der
DD 252 994 A1 führt das regelmäßige Öffnen und Schließen des Auswerfers nach kurzer Zeit zu einem wärmebedingten Blockieren des Gewindetriebs und somit zu Stillstandzeiten an der Spritzgussmaschine, wodurch diese Lösung für Spritzguss-Serienproduktionen unakzeptabel ist.
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Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gewindetrieb derart zu verbessern, dass die Bildung einer zu großen Ansammlung von Schmiermittel und somit die Ablösung dieser Ansammlung bei hohen Drehzahlen verhindert wird, ohne dass ein wärmebedingtes Blockieren des Gewindetriebs auftreten kann.
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Die Aufgabe wird durch einen Gewindetrieb mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Demnach umfasst der Erfindungsgegenstand in seinem Basis-Konzept
- - eine Gewindespindel,
- - eine Spindelmutter und
- - ein Abstreifelement für Schmiermittel,
- -- wobei das Abstreifelement mindestens eine Abstreifkante aufweist,
- -- wobei die mindestens eine Abstreifkante von der Gewindespindel durch einen Schmiermittelspalt beabstandet angeordnet ist.
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Durch die berührungsfreie Anordnung des Abstreifelements von der Gewindespindel entsteht keine Reibungswärme. Ein durch Reibungswärme verursachtes Blockieren des Gewindetriebs, wie es beispielsweise aus der
DD 252 994 A1 des Standes der Technik bekannt ist, wird hierdurch effektiv verhindert.
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Durch die berührungsfreie Anordnung des Abstreifelements werden zudem die Abnutzung und die Gefahr einer Beschädigung des Abstreifelements minimiert. Hierdurch werden deutlich höhere Standzeiten des Abstreifelements erzielt.
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Der Schmiermittelspalt zwischen der Abstreifkante und der Gewindespindel ist im erfindungsgemäßen Gewindetrieb derart zu wählen, dass bei keiner im Anwendungsfall vorgesehenen Drehzahl der Gewindespindel eine Berührung des Abstreifelements mit der Gewindespindel auftritt. Sofern das Abstreifelement also aus einem eher flexiblen Material, wie beispielsweise Gummi, besteht, so ist das Mindestmaß für den Schmiermittelspalt größer zu wählen als bei einem Abstreifelement aus einem steifen Material, wie beispielsweise Stahl.
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Das Höchstmaß des Schmiermittelspalts ist derart zu wählen, dass eine Bildung einer Schmiermittelschicht, welche durch die Zentrifugalkraft abgeschleudert werden würde, verhindert wird. Das Obermaß des Schmiermittelspalts ist hierbei abhängig von der im Anwendungsfall vorgesehenen Drehzahlen des Gewindetriebs als auch von der Oberflächenspannung des verwendeten Schmiermittels zu wählen.
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Da das Optimalmaß für den Schmiermittelspalt von vielen Faktoren, wie beispielsweise der im Anwendungsfall vorgesehenen Drehzahl des Gewindetriebs, der Oberflächenspannung des Schmiermittels, der Maßgenauigkeit der Gewindestange und des Materials des Abstreifelements abhängt, kann das Optimalmaß für den jeweiligen Anwendungsfall durch geeignete Versuchsaufbauten bestimmt werden.
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Das Abstreifelement kann insbesondere mehrere Abstreifstreifkanten aufweisen. Die mindestens eine Abstreifkante des Abstreifelements kann entlang einer Geraden oder entlang eines Kreisbogens verlaufen. Alternativ kann die mindestens eine Abstreifkante zusätzlich Gewindegangabformungen umfassen, welche teilweise in die Gewindegänge eingreifen, ohne die Gewindespindel zu berühren. Durch solche Gewindegangabformungen kann auch in den Gewindegängen angesammeltes Schmiermittel abgestreift werden. Die mindestens eine Abstreifkante kann hierbei insbesondere entlang einer belieben geometrischen Linie verlaufen, solange diese Linie die Gewindespindel nicht berührt und/oder schneidet.
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Die Länge der mindestens einen Abstreifkante ist frei wählbar. Bevorzugt erstreckt sich die mindestens eine Abstreifkante über mindestens einen Gewindegang und mindestens einen Gewindesteg der Gewindespindel.
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Da ein Abschleudern eines Schmiermittelfilms hauptsächlich bei rotierenden Gewindespindeln auftrifft, wird das erfindungsgemäße Abstreifelement bevorzugt bei rotationsfesten Umlaufmuttern verwendet. Alternativ kann das erfindungsgemäße Abstreifelement bei rotationsfesten Gewindespindeln verwendet werden, wobei hierbei sichergestellt werden müsste, dass das Abstreifelement rotationsfest gelagert ist, und gleichzeitig mit der Umlaufmutter zusammen in Axialrichtung der Gewindespindel bewegt wird.
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Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gewindetriebs sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. So weist das Abstreifelement vorzugsweise mindestens eine Ablauffläche auf, durch welche das abgestreifte Schmiermittel gezielt abgeleitet wird. Das Schmiermittel kann hierbei beispielsweise durch Abtropfen nach unten in Richtung des Maschinenbetts, welches beispielsweise eine Auffangschale umfassen kann, abgeleitet. Alternativ kann ebenso ein Ableitungssystem in Form eines Schlauchs oder eines Rohrs an der Ablauffläche angeschlossen sein. Das Ablaufsystem kann hierbei beispielsweise eine Vorrichtung zum Ansaugen des abgestreiften Schmiermittels umfassen. Die Ablauffläche sorgt demnach für ein gezieltes Ableiten des Schmiermittels. Bevorzugt weist das Abstreifelement zwei Ablaufflächen an gegenüberliegenden Seiten des Abstreifelements auf, wodurch das Schmiermittel bei beiden Drehrichtungen der Gewindespindel gezielt durch mindestens eine Ablauffläche abgeleitet werden kann.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Abstreifelement entweder an der Spindelmutter oder an dem umschließenden Bauteil angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Abstreifelement einen Schmiermittelfilm sofort nach Austritt aus der Umlaufmutter abgestreift wird. Zudem läuft das Abstreifelement mit der Umlaufmutter bzw. dem umschließenden Bauteil mit und deckt somit effektiv die gesamte Gewindespindel ab, ohne dass ein eigener Antrieb für das Abstreifelement benötigt wird.
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Das Abstreifelement kann hierbei an die Spindelmutter oder an das umschließende Bauteil angeklebt, angenietet, angeschweißt oder aus einem Stück mit diesem gefertigt sein.
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In vorteilhafter Weise ist das Abstreifelement lösbar mit der Spindelmutter oder dem umschließenden Bauteil verbunden. Das Abstreifelement kann hierbei angeschraubt sein, mittels einer formschlüssigen Steckverbindung aufgesteckt sein, mittels einer Schnappverbindung befestigt, magnetisch befestigt oder mittels eines Klemmrings festgeklemmt sein. Eine lösbare Verbindung des Abstreifelements mit der Spindelmutter oder dem umschließenden Bauteil ermöglicht zum einen ein einfaches Nachrüsten an bestehenden Systemen und zum anderen ein einfaches Abnehmen des Abstreifelements bei Beschädigung, Abnutzung oder starker Verschmutzung.
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Bevorzugterweise ist das Abstreifelement über eine Vorspannkraft, insbesondere in Form eines Klemmrings, mit der Spindelmutter oder dem umschließenden Bauteil verbunden. Diese Ausführung erlaubt ein unkompliziertes Nachrüsten an bestehenden Systemen und in der Regel dessen werkzeugloses Montieren. Alternativ kann das Abstreifelement mittels einer Magnetverbindung, einer Schraubverbindung, einer Schnappverbindung oder einer Stiftverbindung mit der Spindelmutter oder dem umschließenden Bauteil verbunden sein.
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In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung liegt die Breite des Schmiermittelspalts zwischen 1 µm und 2 mm. In diesem Bereich ist ein verlässliches Abstreifen des Schmiermittels für alle anzustrebenden Drehzahlen, Gewindespindelunebenheiten, Schmiermittel und Materialien des Abstreifelements gegeben.
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In einer vorteilhaften Weise ist das Abstreifelement als Einzellippe, als U- oder V-förmige Doppellippe oder als stumpfe Kante ausgeführt. Bei diesen Ausführungen ergeben sich vorteilhafte Abstreifeigenschaften.
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In einer bevorzugten Weiterbildung verläuft die mindestens Abstreifkante des Abstreifelements parallel zu je einer Kurve auf der Umhüllenden der Gewindespindel. Durch diesen Verlauf wird sichergestellt, dass die Abstreifkante an jeder Stelle gleich von der Umhüllenden der Gewindespindel beabstandet ist, wodurch die Abstreifkante an jeder Stelle den gleichen Schmiermittelspalt aufweist. Durch einen gleichbleibenden Schmiermittelspalt wird ein gleichmäßiges Abstreifen des Schmiermittels erzielt. Die Kurve auf der Umhüllenden der Gewindespindel kann hierbei bevorzugt parallel zur Achse der Gewindespindel verlaufen oder spiralförmig auf der Umhüllenden der Gewindespindel. Insbesondere ist jegliche Kurve in Form einer durchgehend verlaufenden Linie denkbar. Sofern das Abstreifelement mehrere Abstreifkanten aufweist, so verläuft je eine Abstreifkante parallel zu je einer anderen Kurve auf der Umhüllenden der Gewindespindel.
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In vorteilhafter Weise ist die Abstreifkante winklig, bevorzugt rechtwinklig zur Gewindespindeloberfläche angeordnet. Durch die Anordnung der Abstreifkante kann eine optimale Abstreifwirkung erzielt werden. Der zu wählende Winkel zwischen Abstreifkante und Gewindespindeloberfläche ist abhängig von der Anzahl, Ausgestaltung und Anordnung der Schneiden. Bei einer Einzellippe bietet sich beispielsweise eine senkrechte Anordnung der Abstreifkante an, um so bei beiden Drehrichtungen der Gewindespindel gleiche Abstreifwirkung zu erzielen. Bei U- oder V-förmigen Doppellippen bieten sich bevorzugt spitze Winkel an.
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In bevorzugter Weiterbildung des Erfindungsgegenstands kann das Abstreifelement die Umhüllende der Gewindespindel teilweise umschließen. Eine solche teilweise Umschließung ist vor allem bei U- oder V-förmigen Doppellippen vorteilhaft. Durch das teilweise Umgreifen können für beide Rotationsrichtungen der Gewindespindel optimale Abstreifbedingungen für die jeweiligen Abstreifkanten geschaffen werden.
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Die Erfindung betrifft schließlich eine Spritzgussmaschine mit einem Gewindetrieb gemäß der vorstehend erörterten Erfindung.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Gewindetriebs an einer Auswerferplatte einer Spritzgussmaschine, wobei das Abstreifelement mit einem Klemmring an der Spindelmutter befestigt ist,
- 2 eine Frontansicht der Spindelmutter mit aufgeklemmtem Abstreifelement,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Auswerferplatte einer Spritzgussmaschine mit in die Auswerferplatte eingeklemmtem Abstreifelement,
- 4 eine Frontansicht der Auswerferplatte mit eingeklemmtem Abstreifelement,
- 5 perspektivischen Teilschnittansicht eines Gewindetriebs nach dem Stand der Technik.
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In 1 ist eine Auswerferplatte 1 einer nicht gezeigten Spritzgussmaschine mit einem Gewindetrieb 2 dargestellt. Der Gewindetrieb 2 umfasst eine Gewindespindel 3 sowie eine Spindelmutter 4. Die Gewindespindel 3 ist in einer Ausnehmung 5 der Auswerferplatte 1 angeordnet. In der zweiten Ausnehmung 6 der Auswerferplatte 1 ist eine weitere nicht gezeigte Spindelmutter 4 angeordnet. In den beiden Bohrungen 7 der Auswerferplatte 1 sind nicht gezeigte Führungsstangen angeordnet. Durch die Verwendung von mehreren Gewindetrieben 2 sowie von nicht gezeigten Führungsstangen sind die Spindelmuttern 4 rotationsfest in der Auswerferplatte 1 angeordnet.
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Das Gehäuse der Spindelmutter 4 ragt aus der Auswerferplatte 1 heraus. Auf dem herausragenden Abschnitt der Spindelmutter 4 ist ein Klemmring 8 angeordnet. Der Klemmring 8 umfasst ein Abstreifelement 9, welches mittels einer materialschlüssigen Verbindung mit dem Klemmring 8 verbunden ist. Der Klemmring 8 ist hierbei mittels mechanischer Vorspannkraft auf der Spindelmutter 4 festgeklemmt. Die mechanische Vorspannkraft ist insbesondere so groß, dass diese nicht durch die beim Betrieb der Spritzgussmaschine auftretenden Beschleunigungskräfte überwunden werden kann.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist das Abstreifelement 9 bei montiertem Klemmring 8 durch einen Schmiermittelspalt 10 von der Gewindespindel 3 beabstandet angeordnet. Der Schmiermittelspalt 10 ist derart gewählt, dass eine Berührung des Abstreifelements 9 mit der Gewindespindel 3 ausgeschlossen ist. Hierdurch wird die reibungsbedingte Abnutzung und Beschädigung des Abstreifelements 9 vermieden und die Entstehung von Reibungswärme verhindert.
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Das Abstreifelement 9 umfasst zwei Abstreifkanten 11, zwei Ablaufflächen 12 und eine Abtropfspitze 13. Die Abtropfspitze 13 zeigt gerade nach unten in Richtung Maschinenbett. Das nicht dargestellte Schmiermittel auf der Gewindespindel 3 wird von den Abstreifkanten 11 zumindest teilweise abgestreift. Das abgestreifte Schmiermittel läuft anschließend bedingt durch dessen Trägheit sowie die Erdschwerkraft über die Ablaufflächen 12 in Richtung der Abtropfspitze 13. Nach Erreichen der Abtropfspitze 13 tropft das abgestreifte Schmiermittel gezielt in Richtung eines nicht gezeigten Maschinenbetts ab.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Abtropfspitze 13 beispielsweise um 90° im oder gegen den Uhrzeigersinn verdreht angeordnet sein, so dass diese zur Seite zeigt. Hierbei wird ein Abtropfen ermöglicht, bei welchem das abgestreifte Schmiermittel nicht auf die nicht gezeigten Führungsstäbe tropft. Alternativ kann die Abtropfspitze 13 radial in eine beliebige Richtung angeordnet sein.
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In 3 und 4 ist eine alternative Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Hierbei ist die Auswerferplatte 1 derart tief ausgeführt, dass die Spindelmutter vollständig in der Auswerferplatte 1 versenkt ist. Die Auswerferplatte 1 ist weiterhin derart tief ausgeführt, dass sowohl in der Ausnehmung 5 als auch in der zweiten Ausnehmung 6 neben der Spindelmutter 4 ein Klemmring 8' angeordnet werden kann. Entgegen dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Klemmring 8' derart ausgeführt, dass dessen Vorspannkraft radial nach außen wirkt.
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Auch der alternative Klemmring 8' umfasst ein Abstreifelement 9. Das Abstreifelement 9 umfasst parallel zum ersten Ausführungsbeispiel zwei Abstreifkanten 11, zwei Ablaufflächen 12 und eine Abtropfspitze 13. Die Abtropfspitze 13 ist nach unten in Richtung des Maschinenbetts angeordnet. Auch in dieser Ausführungsvariante kann die Abtropfspitze beliebig in radialer Richtung angeordnet sein.
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Ferner ist das Abstreifelement 9 derart von der Gewindespindel 3 beabstandet, dass ein Schmiermittelspalt 10 gebildet wird. Der Schmiermittelspalt 10 ist derart gewählt, dass eine Berührung des Abstreifelements 9 mit der Gewindespindel 3 ausgeschlossen ist und das nicht gezeigte Schmiermittel zumindest teilweise durch die Abstreifkanten 11 abgestreift wird.
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Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorspannkraft des Klemmrings 8' derart gewählt, dass dieser sich bei normalem Betrieb der Spritzgussmaschine nicht durch die entstehenden Beschleunigungskräfte aus der Auswerferplatte 1 selbständig lösen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 252994 A1 [0005, 0006, 0009]
