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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie eine Schließeinheit, eine Plastifiziereinheit und eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Antriebseinheit.
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Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.
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Im Folgenden soll der Stand der Technik anhand einer Spritzgießmaschine umrissen werden. Analoges gilt allgemein für Formgebungsmaschinen.
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Gattungsgemäße Antriebseinheiten für Formgebungsmaschinen umfassen:
- - eine Spindel mit wenigstens einem Außengewinde, welches wenigstens eine Außengewinde sich entlang einer Längsachse mit einer Steigung um die Spindel windet und
- - wenigstens einer Spindelmutter mit wenigstens einem Innengewinde, welches wenigstens eine Innengewinde sich entlang der Längsachse mit derselben Steigung, wie das wenigstens eine Außengewinde der Spindel erstreckt,
wobei zwischen dem wenigstens einen Außengewinde und dem wenigstens einen Innengewinde wenigstens ein Kugelkanal mit darin angeordneten Kugeln zur Kraft- und/oder Bewegungsübertragung zwischen der Spindel und der wenigstens einen Spindelmutter besteht.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Antriebseinheiten (auch als Kugelumlaufspindeln bezeichnet) zu verwenden, um beispielsweise bei Spritzgießmaschinen eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umzusetzen, wobei eine Spindel (zumeist linear bewegungsschlüssig und rotatorisch oder fest gelagert) an einem ersten Bauteil der Spritzgießmaschine angeordnet wird und eine Spindelmutter (zumeist fest oder rotatorisch und linear bewegungsschlüssig gelagert) an einem zweiten, relativ zum ersten Bauteil bewegbaren Bauteil der Spritzgießmaschine angeordnet wird.
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Durch die Ausbildung eines Kugelkanals zwischen der Spindel und der Spindelmutter und darin angeordneten Kugeln kann nun eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung zwischen Spindel und Spindelmutter umgesetzt werden, wodurch sich das erste Bauteil zum zweiten Bauteil der Spritzgießmaschine linear bewegt.
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Solche Antriebseinheiten (zumeist als Spindelantrieb und/oder Kugelumlaufspindel bezeichnet) finden zumeist zur Umsetzung einer Linearbewegung einer beweglichen Formaufspannplatte zu einer festen Formaufspannplatte der Schließeinheit einer Spritzgießmaschine oder auch zur Linearbewegung einer Plastifiziereinheit der Spritzgießmaschine Anwendung.
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Bei der Bewegung zwischen Spindel und Spindelmutter werden die Kugeln im Kugelkanal vom Anfang des Kugelkanals in Richtung Ende des Kugelkanals bewegt oder - genauer gesagt: gerollt - wobei kontinuierlich Kugeln am Ende des Kugelkanales zu entnehmen sind und dem Anfang des Kugelkanals zugeführt werden müssen, wobei es geläufig ist, eine Rückvorrichtung (zumeist einen Rückführkanal) umzusetzen, wodurch die Kugeln vom Ende des Kugelkanals zum Anfang des Kugelkanals gefördert werden können und ein geschlossener Kreislauf der Kugeln gebildet wird.
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Um die Kugeln am Ende des Kugelkanals zu entnehmen oder abzuführen ist es bekannt, sogenannte Kugelumlenkungen auszuführen, welche die Kugeln aus dem Kugelkanal am Ende des Kugelkanals in die Rückführvorrichtung umlenken.
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Diese Kugelumlenkungen greifen dabei zumeist in den Kugelkanal fingerförmig ein, um eine möglichst sanfte Umlenkung der Kugeln darzustellen.
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Da sehr hohe Belastungen auf die Kugeln im Kugelkanal ausgeübt werden, ist es geläufig, diese Kugeln aus einem zumeist hochharten Werkstoff, beispielsweise einem gehärteten Vergütungsstahl, auszuführen.
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Die Kugelumlenkung wird zumeist aus einem Kunststoff ausgebildet oder einem weicheren Werkstoff als die Kugeln selbst, um Beschädigungen der Kugeln beim Auftreffen auf die Kugelumlenkung vermeiden zu können.
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Durch Beschädigungen der Kugeln, welche als Rollkörper zwischen Spindel und Spindelmutter dienen, kann es zu einem unrunden Lauf, Vibrationen und/oder Beschädigung zwischen Spindel und Spindelmutter kommen.
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Entsprechende Ausgestaltungen der Kugelumlenkung aus einem weicheren Werkstoff als die Kugeln selbst führen jedoch dazu, dass die Kugelumlenkung einem Verschleiß im Laufe der Zeit unterliegt, wobei sich die Kugelumlenkung abnützt, bis eine Umlenkung nicht mehr störungsfrei möglich ist und es teilweise zu einem Verklemmen der Kugeln am Ende des Kugelkanals und einem Blockieren der Antriebseinheit kommt.
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Dieser Verschleiß der Kugelumlenkung entsteht einerseits durch das kontinuierliche Auftreffen der Kugeln oder Rollkörper auf die Kugelumlenkung und andererseits durch die hohen, thermischen Belastungen, welche durch den laufenden Betrieb am zumeist filigran ausgebildeten Bauteil der Kugelumlenkung auftreten.
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Vor allem beim Einsatz von recht großen Antriebseinheiten wirkt sich dies negativ auf die Wartungsarbeiten aus, wobei zum Wechseln der Kugelumlenkung zumeist die ganze Antriebseinheit getauscht wird, welche in der Regel durch ihre zentrale Anordnung nur mit einem sehr hohen Aufwand demontiert und montiert werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinheit sowie eine Plastifiziereinheit, eine Schließeinheit und/oder eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Antriebseinheit bereitzustellen, bei welcher die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise verbessert werden und/oder die Wartungsarbeiten verringert werden und/oder ein Verschleiß verringert werden kann und/oder eine thermische Belastung verringert werden kann und/oder ein störungsfreierer Betrieb umgesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebseinheit für eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Plastifizier- oder Schließeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie einer Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Antriebseinheit für eine Formgebungsmaschine Folgendes umfasst:
- - eine Spindel mit wenigstens einem Außengewinde, welches wenigstens eine Außengewinde sich entlang einer Längsachse mit einer Steigung um die Spindel windet und
- - wenigstens einer Spindelmutter mit wenigstens einem Innengewinde, welches wenigstens eine Innengewinde sich entlang der Längsachse mit derselben Steigung, wie das wenigstens eine Außengewinde der Spindel erstreckt,
wobei zwischen dem wenigstens einen Außengewinde und dem wenigstens einen Innengewinde wenigstens ein Kugelkanal mit darin angeordneten Kugeln zur Kraft- und/oder Bewegungsübertragung zwischen der Spindel und der wenigstens einen Spindelmutter besteht, wobei wenigstens eine Zuführvorrichtung für ein Fluid im Bereich eines Endes des wenigstens einen Kugelkanals vorgesehen ist, wodurch die Kugeln im Bereich des Endes des wenigstens einen Kugelkanals zum Abheben der Kugel vom wenigstens einen Außengewinde durch das Fluid anströmbar sind.
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Durch die Zuführvorrichtung für ein Fluid kann somit eine Kugel aus dem Kugelkanal im Bereich des Endes des Kugelkanals aus dem Kugelkanal abgehoben werden und beispielsweise einer Rückführvorrichtung zugeführt werden.
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Bei einer geeigneten Auslegung wäre es sogar denkbar, dass durch das Anströmen des Fluids die Kugeln lediglich durch das strömende Fluid abgehoben werden, ohne dass die Kugeln in Berührung beispielsweise mit einer Kugelumlenkung treten, wodurch ein entstehender Verschleiß an Bauteilen, an welche die Kugeln herangeführt werden, um aus dem Kugelkanal abgehoben zu werden, entfällt.
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Bevorzugt können aber Ausführungen mit einer Kugelumlenkung sein.
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Ein weiterer Vorteil durch die Anströmung der Kugeln mit Fluid ist, dass die Kugeln einerseits einer Schmierung ausgesetzt werden können und andererseits durch das Fluid gekühlt werden können, was sich zusätzlich positiv auf einen Verschleiß der Antriebseinheit (durch eine verbesserte Schmierung und/oder Kühlung der bewegten Teile) auswirkt.
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So kann beispielsweise durch die Zuführvorrichtung ein Öl, ein gasförmiges Fluid (beispielsweise Luft, vorzugsweise Druckluft) und/oder ein mit Öl beladenes, gasförmiges Fluid seinen Einsatz finden.
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Dem Oberbegriff der vorliegenden Erfindung entsprechende Antriebseinheiten können beispielsweise auch als Kugelgewindetrieb, Kugelumlaufspindel, Schraubgetriebe oder Kugelgewindeantrieb bezeichnet werden.
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Unter Formgebungsmaschinen können Spritzgießmaschinen, Spritzpressen, Pressen und dergleichen verstanden werden. Auch Formgebungsmaschinen, bei welchen die plastifizierte Masse einem offenen Formwerkzeug zugeführt wird, sind durchaus denkbar.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung / Antriebseinheit kann durch ihren Einsatz bei bereits bekannten Ausführungsvarianten des Standes der Technik, wie bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben, ihren Einsatz finden und nachträglich installiert werden.
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Maßnahmen und Merkmale, die in der Einleitung in Verbindung mit dem Stand der Technik beschrieben wurden, können auch im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Rückführvorrichtung vorgesehen ist, welche Rückführvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Kugel vom Ende des wenigstens einen Kugelkanals zwischen der Spindel und der wenigstens einen Spindelmutter zu einem Anfang des wenigstens einen Kugelkanals zwischen der Spindel und der wenigstens einen Spindelmutter zu führen.
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Es sind durchaus Ausgestaltungen denkbar, bei welchen der Rückführkanal als Kanal in oder um die wenigstens eine Spindelmutter ausgebildet ist.
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Die wenigstens eine Rückführvorrichtung kann vorzugsweise als Kanal ausgebildet sein, welcher möglichst auf kürzestem Weg das Ende des wenigstens einen Kugelkanals mit dem Anfang des wenigstens einen Kugelkanals verbindet, um die zurückzulegende Distanz für die Kugeln durch die Rückführvorrichtung möglichst gering zu halten.
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Wie erwähnt, kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass am Ende des wenigstens einen Kugelkanals eine - vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff ausgebildete - Kugelumlenkung angeordnet ist, welche Kugelumlenkung dazu ausgebildet ist, die Kugeln aus dem wenigstens einen Kugelkanal in wenigstens eine Rückführvorrichtung umzulenken, vorzugsweise wobei wenigstens eine Zuführvorrichtung in der Kugelumlenkung angeordnet ist.
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So wäre es beispielsweise durchaus denkbar, dass die wenigstens eine Zuführvorrichtung in einem Bereich der Kugelumlenkung angeordnet ist, in welchen die Kugeln aus dem wenigstens einen Kugelkanal auf die Kugelumlenkung auftreffen, wobei über die Zuführvorrichtung Fluid in einer Art und Weise in diesen Bereich zugeführt werden könnte, sodass die Kugeln nicht unmittelbar auf die Kugelumlenkung aufprallen, sondern zunächst aus dem wenigstens eine Kugelkanal abgehoben werden und sich anschließend sanft an die Kugelumlenkung anlegen.
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Durch eine solche entsprechende Ausgestaltung kann ein „hartes“ Auftreffen der Kugeln auf die Kugelumlenkung vermieden werden, wobei die Kugeln sanft an die Kugelumlenkung herangeführt werden, wodurch ein Verschleiß der Kugelumlenkung wesentlich verringert werden kann.
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Durch die sanftere Anlegung der Kugeln an die Kugelumlenkung ist es möglich die Kugelumlenkung aus einem Metallischen Werkstoff auszubilden, welcher im Vergleich zu einem Kunststoff eine höhere Standzeit aufweist (und einem geringeren Verschleiß bei gleichen Belastungen unterliegt). Diese Möglichkeit einer Ausgestaltung der Kugelumlenkung aus einem metallischen Werkstoff ergibt sich durch die verringerte Beschädigungsgefahr der Kugeln, da die Kugeln bei entsprechender Auslegung durch die Zuführvorrichtung nicht mehr „hart“ auf die Kugelumlenkung auftreffen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Zuführvorrichtung wenigstens einen Fluidkanal zum Anströmen der Kugeln aufweist.
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Durch Vorsehen wenigstens eines Fluidkanals kann eine strömungstechnisch ideale Zufuhr über die wenigstens eine Zuführvorrichtung des Fluids an den Kugelkanal und die darin angeordneten Kugeln umgesetzt werden, sodass der Fluidstrom in seiner Richtung, seinem Druck, seiner Geschwindigkeit und/oder seinem Volumenstrom beeinflusst werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Fluidkanal im Bereich des Fluidkanalendes in Richtung auf die Kugeln und/oder auf den Kugelkanal mit einer Düse und/oder düsenförmig ausgebildet ist, wobei zusätzlich ein Fluidstrom in Ausrichtung, Geschwindigkeit und/oder Druck gezielt beeinflussbar ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Fluidkanal zum Anströmen der Kugeln auf die Kugeln - vorzugsweise auf eine dem wenigstens einen Außengewinde zugewandten Bereich der Kugeln - gerichtet ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein Fluidkanal zunächst auf das Außengewinde auftreffen und von diesem in den Bereich zwischen den Kugeln und das Außengewinde geleitet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Kugelumlenkung einen sich in Richtung der Mitte des wenigstens einen Kugelkanals erstreckenden, fingerförmigen Fortsatz aufweist, vorzugsweise wobei der wenigstens eine Fluidkanal im fingerförmigen Fortsatz angeordnet ist und an einem der Mitte des wenigstens einen Kugelkanals zugewandten Fingerendes in den wenigstens einen Kugelkanal mündet.
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Durch das Vorsehen des wenigstens einen Fluidkanals in einem fingerförmigen Fortsatz der Kugelumlenkung kann zusätzlich ein temperierender, vorzugsweise kühlender, Effekt des den Fluidkanal durchlaufenden Fluids genutzt werden, um den fingerförmigen Fortsatz zu temperieren, vorzugsweise zu kühlen.
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Es kann, wie erwähnt, vorgesehen sein, dass das Fluid Druckluft, Schmieröl und/oder mit Schmieröl beladene Druckluft ist.
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Als Schmieröle können beispielsweise alle geläufigen, technischen Schmierstoffe (vorzugsweise Öle oder Fette) genutzt werden, welche aus dem Stand der Technik - besonders bevorzugt im Bereich von Kugellagern - zum Einsatz kommen.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kugelkanal in einem Querschnitt normal zur Längserstreckung des Gewindes zumindest teilweise einer Außenkontur der im wenigstens einen Kugelkanal angeordneten Kugel entspricht, gegebenenfalls mit der Ausnahme einer nachfolgend beschriebenen Ausnehmung im Bereich des Gewindegrundes des Außengewindes und/oder des Innengewindes.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Außengewinde und/oder das wenigstens eine Innengewinde eine Ausnehmung im Bereich des Gewindegrundes aufweist, vorzugsweise welche Ausnehmung sich entlang des wenigstens einen Innengewindes und/oder entlang des wenigstens einen Außengewindes von einem Anfang des wenigstens einen Kugelkanals bis zum Ende des wenigstens einen Kugelkanals erstreckt.
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Durch die wenigstens eine Ausnehmung im Bereich des Gewindegrundes kann eine Berührungsfläche zwischen den Kugeln und dem Innengewinde und/oder dem Außengewinde unterbrochen werden, wobei eine günstigere Krafteinleitung und/oder Kraftverteilung zwischen den Kugeln und dem Innengewinde und/oder dem Außengewinde umgesetzt werden können (zwei oder mehr Kontaktpunkte statt einem Kontaktpunkt).
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So kann beispielsweise eine Druckkraft zwischen Spindel und der wenigstens einen Spindelmutter beispielsweise in einem 45°-Winkel über das Gewinde eingeleitet werden, wenn durch die wenigstens eine Ausnehmung im Bereich des Gewindegrundes ein Kontakt zwischen den Kugeln und dem Gewindegrund verhindert wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung entlang dem wenigstens einen Kugelkanals eine variable Querschnittsfläche aufweist, vorzugsweise welche Querschnittsfläche entlang dem wenigstens einen Kugelkanal oszillierend ausgebildet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass durch die Ausnehmung ein Schmiermittel, vorzugsweise Schmieröl, durch das Innengewinde und/oder Außengewinde im wenigstens einen Kugelkanal geführt wird.
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Durch die Ausgestaltung der Ausnehmung mit einer variablen Querschnittsfläche entlang der Längserstreckung kann über die den wenigstens einen Kugelkanal durchlaufenden Kugeln eine Sogwirkung in der Ausnehmung erzeugt werden, wodurch ein in der Ausnehmung vorliegendes Schmiermittel, wie Schmieröl, entlang der Ausnehmung gefördert werden kann.
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Eine solche Ausgestaltung ist vergleichbar mit Gleitlager mit nicht-zylindrischen Schmierspalt, hydrostatischen Gleitlagern und/oder hydrodynamischen Gleitlagern, wobei durch die geometrische Ausgestaltung zwischen dem bewegten und dem nicht-bewegten Körper des Spaltes eine Strömung des Schmiermittels kontrolliert und/oder gefördert werden kann.
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Die Querschnittsfläche kann dabei bevorzugt in ihrer Tiefe variieren.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Zuführvorrichtung wenigstens eine Fördervorrichtung, vorzugsweise eine Pumpe, zum Fördern und/oder Druckbeaufschlagung des Fluids aufweist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Kugeln durch eine Beabstandungsvorrichtung, vorzugsweise einen Kugelkäfig oder Spacer, beabstandet sind.
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Durch das Vorsehen einer Beabstandungsvorrichtung kann verhindert werden, dass die Kugeln aneinander reiben, wodurch der Abrieb der Kugeln signifikant verringert werden kann. Diese Beabstandung kann durch an sich geläufige Kugelkäfige oder Spacer aus dem Bereich der Kugellager vorgesehen sein.
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Besitzt die Antriebseinheit mehrere Kugelkanäle mit darin angeordneten Kugeln, kann eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung bevorzugt für jeden der Kugelkanäle vorgesehen sein.
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Weiters wird Schutz begehrt für eine Plastifizier- oder Schießeinheit mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit.
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Ebenfalls wird Schutz begehrt für eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Plastifizier- oder Schließeinheit und/oder wenigstens einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigt
- 1 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit,
- 2 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Antriebseinheit,
- 3 eine weitere Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Antriebseinheit,
- 4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Antriebseinheit,
- 5 eine Detailansicht der 4, und
- 6 eine Formgebungsmaschine.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 für eine Formgebungsmaschine 2. Dabei weist die Antriebseinheit 1 eine Spindel 3 auf, welche rotatorisch um die Längsachse 7 gelagert ist.
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Die Spindel 3 ist dabei in Längsrichtung zur Längsachse 7 bewegungsschlüssig mit dem ersten Bauteil 33 einer Formgebungsmaschine 2 verbunden und rotatorisch um die Längsachse 7 antreibbar.
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Weiters weist die Antriebseinheit 1 eine Spindelmutter 4 auf, welche (linear als auch rotatorisch) bewegungsschlüssig mit dem zweiten Bauteil 34 der Formgebungsmaschine verbunden ist.
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Natürlich könnte auch die Spindel 3 in Bezug auf den ersten Bauteil 33 fest sein und/oder die Spindelmutter 4 rotatorisch mit dem zweiten Bauteil 34 verbunden und relativ zum zweiten Bauteil 34 rotatorisch antreibbar sein.
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Die Spindel 3 verfügt über ein Außengewinde 5, welches Außengewinde 5 sich entlang der Längsachse 7 mit einer Steigung um die Spindel 3 windet.
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Die Spindelmutter 4 verfügt über ein Innengewinde 6, welches Innengewinde 6 sich entlang der Längsachse 7 mit derselben Steigung, wie das Außengewinde 5 der Spindel 3 erstreckt.
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Zwischen dem Außengewinde 5 und dem Innengewinde 6 bildet sich durch das Zusammenwirken des Außengewindes 5 und des Innengewindes 6 ein Kugelkanal 8.
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Der Kugelkanal 8 erstreckt sich von einem Anfang 32 entlang der Längserstreckung des Außengewindes 5 der Spindel 3 und des Innengewindes 6 der Spindelmutter 4 bis zum Ende 11 des Kugelkanals 8, wobei zwischen der Spindelmutter 4 und der Spindel 3 im Kugelkanal 8 Kugeln 9 zur Kraft- und/oder Bewegungsübertragung zwischen der Spindel 3 und der Spindelmutter 4 angeordnet sind.
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Durch eine Rotationsbewegung der Spindel 3 um die Längsachse 7 wird somit über den Kugelkanal 8 und den darin angeordneten Kugeln 9 zwangsläufig eine Linearbewegung der Spindelmutter 4 entlang der Längsachse 7 umgesetzt, wobei die Abhängigkeit der Rotationsbewegung der Spindel 3 zur Linearbewegung der Spindelmutter 4 über die Steigung des Außengewindes 5 und des Innengewindes 6 definiert wird.
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Weiters ist eine Rückführvorrichtung 12 vorgesehen. Diese Rückführvorrichtung 12 ist dazu ausgebildet, die Kugeln 9 vom Ende 11 des Kugelkanals 8 zwischen der Spindel 3 und der Spindelmutter 4 zu einem Anfang 32 des Kugelkanals 8 zwischen der Spindel 3 und der Spindelmutter 4 zu führen.
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Die Kugeln 9 im Kugelkanal 8 und der Rückführvorrichtung 12 dieses Ausführungsbeispiels können voneinander durch eine Beabstandungsvorrichtung beabstandet sein, wobei Ausführungsformen mit Kugelkäfigen oder Spacer genutzt werden können.
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Das erste Bauteil 33 der 1 könnte beispielsweise als Maschinenrahmen 24 und/oder Stirnplatte 20 ausgebildet sein, wohingegen das zweite Bauteil 34 als bewegliche Formaufspannplatte 21 ausgebildet sein könnte, wobei über die Antriebseinheit 1 eine Eilhubvorrichtung für eine Schließeinheit 18 einer Formgebungsmaschine 2 bereitgestellt werden könnte.
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Selbstverständlich können zwischen dem ersten Bauteil 33 und dem zweiten Bauteil 34 und der Spindel 3 oder der Spindelmutter 4 auch noch weitere Zwischenbauteile angeordnet sein, welche die entsprechenden Bewegungen und/oder Kräfte übertragen.
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2 zeigt eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Antriebseinheit 1 in einem Querschnitt quer zur Längsachse 7, wobei die Kugeln 9 der Antriebseinheit 1 am Ende 11 eines Kugelkanals 8 ersichtlich sind.
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Die Kugeln 9 laufen dabei auf einem Außengewinde 5 der Spindel 3 in einem Kugelkanal 8.
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Das mit dem Außengewinde 5 den Kugelkanal 8 ausbildende Innengewinde 6 einer entsprechenden Spindelmutter 4 ist in dieser Darstellung nicht gezeigt, um eine bessere Übersichtlichkeit zu gewährleisten.
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Am Ende 11 des Kugelkanals 8 ist die Kugelumlenkung 13 vorgesehen.
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Diese Kugelumlenkung 13 ist dazu ausgebildet, die Kugeln aus dem Kugelkanal 8 in eine Rückführvorrichtung 12 umzulenken, wobei ersichtlich ist, wie die Kugeln 9 an der Oberfläche der Kugelumlenkung 13 abrollen können.
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Diese Kugelumlenkung 13 weist einen sich in Richtung der Mitte des Kugelkanals 8 erstreckenden, fingerförmigen Fortsatz 15 auf.
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Weiters ist eine Zuführvorrichtung 10 für Fluid im Bereich des Endes 11 des Kugelkanals 8 vorgesehen.
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Diese Zuführvorrichtung 10 ist dazu ausgebildet, die Kugeln 9 im Bereich des Endes 11 des Kugelkanals 8 mit einem Fluid anzuströmen, wodurch die Kugeln 9 vom Außengewinde 5 abhebbar sind.
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Durch dieses Anströmen der Kugeln 9 mittels dem Fluids werden, wie ersichtlich ist, vom Außengewinde 5 der Spindel 3 die Kugeln 9 vor Erreichen der Kugelumlenkung 13 abgehoben, womit die Kugeln 9 nicht auf die Kugelumlenkung 12, genauer gesagt: den fingerförmigen Fortsatz 15, schlagartig auftreffen, wodurch der Verschleiß der Kugelumlenkung 13 und der Kugeln 9 verringert werden kann.
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Durch das Verhindern des „Aufschlagens“ der Kugeln 9 auf der Kugelumlenkung 13 und das sanfte Anlegen der Kugeln 9 auf der Oberfläche der Kugelumlenkung 13 ist es auch nicht mehr notwendig, die Kugelumlenkung 13 mit einem Werkstoff auszubilden, welcher eine wesentlich geringere Härte als die Kugeln 9 aufweist, da die Kugeln 9 nicht mehr durch den Aufprall der Gefahr einer Beschädigung ausgeliefert sind.
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Somit kann die Kugelumlenkung 13, genauer gesagt: der fingerförmige Fortsatz 15, aus einem metallischen Werkstoff gefertigt werden.
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In gewissen Ausführungsformen kann es natürlich trotzdem vorgesehen sein, eine aus einem Kunststoff gefertigten Kugelumlenkung 13 zu verwenden.
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Die Zuführvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Fluidkanal 14 auf.
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Dieser Fluidkanal 14 zum Anströmen der Kugeln 9 ist auf einem dem Außengewinde 5 zugewandten Bereich der Kugeln 9 gerichtet, um die Kugeln 9 vom Außengewinde 5 abzuheben.
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Der Fluidkanal 14 ist im fingerförmigen Fortsatz 15 angeordnet und an einem der Mitte des Kugelkanals 8 zugewandten Fingerendes mündend ausgebildet, wodurch das Fluid über das Fingerende (die Spitze des Fingers) zwischen das Außengewinde 5 der Spindel 3 und den Kugeln 9 in den Kugelkanal 8 einbringbar ist, wodurch die Kugeln 9 von der Spindeloberfläche abhebbar sind.
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Durch das Vorsehen des wenigstens einen Fluidkanals 14 in einem fingerförmigen Fortsatz 15 der Kugelumlenkung 13 kann zusätzlich ein temperierender, vorzugsweise kühlender, Effekt des den Fluidkanal 14 mittels dem den Fluidkanal 14 durchlaufenden Fluids genutzt werden, um den fingerförmigen Fortsatz 15 zu temperieren, vorzugsweise zu kühlen.
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3 zeigt eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Antriebseinheit 1 in einem Schnitt entlang der Längsachse 7 einer Spindel 3 und einer Spindelmutter 4.
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Durch diese 3 ist sehr gut ersichtlich, wie das Außengewinde 5 der Spindel 3 und das Innengewinde 6 der Spindelmutter 4 durch die Ausführungen mit derselben Steigung einen Kugelkanal 8 bilden, worin die Kugeln 9 angeordnet sind.
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Der Kugelkanal 8 weist zumindest teilweise eine den Kugeln 9 entsprechende Querschnittsgeometrie auf, gesehen in einem Querschnitt normal zur Längserstreckung des Außengewindes 5 und/oder des Innengewindes 6.
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Das Außengewinde 5 der Spindel 3 weist im Bereich des Gewindegrundes eine sich entlang des Außengewindes 5 erstreckende Ausnehmung 16 auf, welche von einem Anfang 32 des Kugelkanals 8 bis zu einem Ende 11 des Kugelkanals 8 ausgebildet ist.
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Mithilfe dieser Ausnehmung 16 wird am Außengewinde 5 der Bereich, in welchem die Kugeln 9 abrollen, unterbrochen, was sich für eine Kraftübertragung zwischen der Spindel 3 und der Spindelmutter 4 günstig zeigt.
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So werden über die Kugeln 9 stets in einem ca. 45°-Winkel eine resultierende Kraft zwischen der Spindel 3 und der Spindelmutter 4 übertragen, wobei sich festigkeitstechnisch optimale Krafteinleitungen ergeben.
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4 zeigt eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Antriebseinheit 1 in einem Querschnitt quer zur Längsachse 7, einer Spindel 3 und einer Spindelmutter 4, wobei der Schnitt parallel zur Steigung des Innengewindes 6 und des Außengewindes 5 gewählt ist.
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In diesem Schnitt zeigt sich die Ausnehmung 16, wie bereits in 3 dargestellt, entlang des Gewindegrundes des Außengewindes 5 der Spindel 3.
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5 zeigt dabei die Detailansicht X des in 4 gekennzeichneten Details X, wobei in Vergrößerung eine variable Querschnittsform der Ausnehmung 16 zu erkennen ist.
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Diese variable Querschnittsform der Ausnehmung 16 variiert dabei entlang der Längserstreckung der Ausnehmung 16 oszillierend, wobei immer wiederkehrende, kontinuierlich übergehende Querschnittsformen der Ausnehmung 16 auftreten.
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Durch diese variable Querschnittsfläche der Ausnehmung 16 kann es umgesetzt werden, dass ein in der Ausnehmung 16 vorliegendes Schmiermittel (beispielsweise Schmieröl) durch die Bewegung der Kugeln 9 über die Ausnehmung 16 gefördert wird, wobei durch die kontinuierliche Bewegung der Kugeln 9 im Außengewinde 5 der Spindel 3 eine Sogwirkung in der Ausnehmung 16 entsteht, wobei das Schmiermittel durch diese Sogwirkung gefördert wird.
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Die in 6 beispielhaft dargestellte Formgebungsmaschine 2 ist eine Spritzgießmaschine und weist eine Einspritzeinheit 19 und eine Schließeinheit 18 auf, welche gemeinsam auf einem Maschinenrahmen 24 angeordnet sind. Der Maschinenrahmen 24 könnte alternativ auch mehrteilig ausgebildet sein.
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Die Schließeinheit 18 weist eine feststehende Formaufspannplatte 25, eine bewegbare Formaufspannplatte 21 und eine Stirnplatte 20 auf.
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Die bewegbare Formaufspannplatte 21 ist über einen symbolisch dargestellten Schließantrieb 22 relativ zum Maschinenrahmen 24 bewegbar. Der Schließantrieb 22 kann dabei gemäß einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen einer Antriebseinheit 1 ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 kann besonders bevorzugt mittels eines elektrischen Motors angetrieben werden.
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An der festen Formaufspannplatte 25 und der beweglichen Formaufspannplatte 21 können Formhälften eines Formwerkzeugs 23 aufgespannt oder montiert werden (gestrichelt dargestellt) .
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Die feste Formaufspannplatte 25, die bewegliche Formaufspannplatte 21 und die Stirnplatte 20 sind zueinander durch die Holme 26 gelagert und geführt.
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Das in 6 geschlossen dargestellte Formwerkzeug 23 weist wenigstens eine Kavität auf. Zur Kavität führt ein Einspritzkanal, über welchen eine plastifizierte Masse des Plastifizieraggregates 17 zugeführt werden kann.
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Die Einspritzeinheit 18 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Einspritzzylinder 27 und eine im Einspritzzylinder 27 angeordnete Einspritzschnecke auf. Diese Einspritzschnecke ist um ihre Längsachse drehbar sowie entlang der Längsachse axial in Förderrichtung bewegbar.
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Diese Bewegungen werden über eine schematisch dargestellte Antriebseinheit angetrieben. Bevorzugt umfasst diese Antriebseinheit einen Drehantrieb für die Drehbewegung und einen linearen Antrieb für die axiale Einspritzbewegung, wobei der Antrieb für die axiale Einspritzbewegung gemäß eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 umgesetzt sein kann.
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6 zeigt eine Formgebungsmaschine 2 mit einer Einspritzeinheit 19, wobei die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Einspritzeinheit 18 eine Einspritzschnecke aufweist, welche auch zur Plastifizierung eines zu plastifizierenden Materials genutzt wird.
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Die Einspritzschnecke ist im Einspritzzylinder 27 axial entlang einer Längsachse verschiebbar gelagert.
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Das Plastifizieraggregat 17 (und somit die Einspritzeinheit 19) steht mit einer Steuer- oder Regeleinheit 28 in signaltechnischer Verbindung. Von der Steuer- oder Regeleinheit 28 werden Steuerbefehle beispielweise an das Plastifizieraggregat 17 (beispielsweise an den Linearantrieb 1 des Plastifizieraggregates 17 oder den Schließantrieb 22 der Schließeinheit 18) ausgegeben.
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Die Steuer- oder Regeleinheit 28 kann mit einer Bedieneinheit 30 und/oder einer Anzeigevorrichtung 31 über eine signalleitende Verbindung 29 verbunden sein oder integraler Bestandteil einer solchen Bedieneinheit 30 sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Formgebungsmaschine
- 3
- Spindel
- 4
- Spindelmutter
- 5
- Außengewinde
- 6
- Innengewinde
- 7
- Längsachse
- 8
- Kugelkanal
- 9
- Kugel
- 10
- Zuführvorrichtung
- 11
- Ende des Kugelkanals
- 12
- Rückführvorrichtung
- 13
- Kugelumlenkung
- 14
- Fluidkanal
- 15
- fingerförmiger Fortsatz
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Plastifiziereinheit
- 18
- Schließeinheit
- 19
- Einspritzeinheit
- 20
- Stirnplatte
- 21
- bewegliche Formaufspannplatte
- 22
- Schließantrieb
- 23
- Formwerkzeug
- 24
- Maschinenrahmen
- 25
- feste Formaufspannplatte
- 26
- Holm
- 27
- Einspritzzylinder
- 28
- Steuer- oder Regeleinheit
- 29
- signal-leitende Verbindung
- 30
- Bedieneinheit
- 31
- Anzeigevorrichtung
- 32
- Anfang des Kugelkanals
- 33
- erstes Bauteil
- 34
- zweites Bauteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3809013 A1 [0011]
- DE 102005006697 A1 [0011]
- DE 2805141 A1 [0011]
