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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische, direktwirkende
Formspanneinheit einer Spritzgießmaschine.
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6 zeigt eine schematische
Struktur einer herkömmlichen
elektrischen, direktwirkenden Formspanneinheit.
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Eine
stationäre
Spannplatte 3 und eine Gegenplatte 62 sind an
beiden Enden eines Fundaments 1 derart angeordnet, um einander
zugewandt zu sein. Eine bewegliche Aufspannplatte 4 ist
vor der Gegenplatte 62 angeordnet, um der stationären Aufspannplatte 3 zugewandt
zu sein. Eine stationäre Form 5 ist
an der vorderen Fläche
der stationären Aufspannplatte 3 angebracht,
während
eine bewegliche Form 6 an der vorderen Fläche der
beweglichen Aufspannplatte 4 angebracht ist.
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Die
Gegenplatte 62 und die stationäre Aufspannplatte 3 sind
durch vier Zugstangen 67 verbunden. Ein Durchgangsloch
ist in jeder der vier Ecken der beweglichen Aufspannplatte 4 gebildet.
Die vier Zugstangen 67 sind durch die entsprechenden Durchgangslöcher hindurch
geführt.
Die bewegliche Aufspannplatte 4 bewegt sich entlang der
Zugstangen 67 gleitend zurück und vor, wodurch die Formen verspannt
und entspannt werden.
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Die
bewegliche Aufspannplatte 4 ist über eine Kugelumlaufspindel 70 mit
der vorderen Fläche der
Gegenplatte 62 verbunden. Genauer gesagt ist eine Kraftmessdose 75 an
der hinteren Fläche
der beweglichen Aufspannplatte 4 befestigt. Der Spitzenabschnitt
der Gewindestange 71 der Kugelumlaufspindel ist an der
hinteren Fläche
der Kraftmessdose 75 befestigt. Die Mutter 72 der
Kugelumlaufspindel ist drehbar durch die Gegenplatte 62 über ein
Lager 77 gelagert.
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Ein
Motor 80 ist unter dem Fundament 1 angeordnet.
Eine Rolle 82 ist an der Endfläche (an der Seite näher zu der
beweglichen Form) der Mutter 72 angebracht. Eine weitere
Rolle 81 ist an der Welle des Motors 80 angebracht.
Ein Zahnriemen 83 verläuft
um die zwei Rollen 81 und 82. Wenn der Motor 80 die
Mutter 72 rotiert, bewegt sich die Gewindestange 71 entlang
ihrer Achse zurück
und vor, wodurch die bewegliche Aufspannplatte 4 entlang
der Zugstangen 67 zurück
und vor bewegt wird.
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Wie
oben erwähnt
wird in der herkömmlichen elektrischen,
direktwirkenden Spanneinheit die bewegliche Aufspannplatte 4 durch
die Kugelumlaufspindel 70 bewegt, um die Formen zu verspannen und
zu entspannen.
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Wenn
die Formen durch die herkömmliche direktwirkende
Formspanneinheit verspannt sind, wird die Reaktionskraft nur durch
vier Zugstangen 67 aufgenommen. Die Zugstangen 67 sind
steif, da die gesamte Querschnittsfläche der Zugstangen groß ist. Daher,
selbst wenn die Reaktionskraft auf die Zugstangen aufgebracht wird,
dehnen sich die Zugstangen kaum. Daher wächst die Formspannkraft (d.h. die
auf die Formflächen
aufgebrachte Druckspannung) schlagartig an, unmittelbar nachdem
die Formflächen
der stationären
Form 5 in Kontakt kommen mit denjenigen der beweglichen
Form 6. Daraus ergibt sich, dass eine übermäßige Formspannkraft auftritt.
Daher wird es schwierig, die Spannkraft genau zu steuern.
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Da
darüber
hinaus eine übermäßig große Belastung
auf die strukturellen Teile der Formspanneinheit aufgebracht wird,
ist die Lebensdauer der Teile kurz.
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Die
JP 01-045616 A beschreibt in diesem Zusammenhang eine Spannvorrichtung,
bei der Spiralfedern zwischen einer bewegbaren Platte und einer
Formgussplatte angeordnet ist. Darüber hinaus beschreibt die
DE 298 21 379 U1 eine
Formschließanordnung
einer Spritzgussformmaschine, in der die Führungsstangen unabhängig von
den Gewindestangen der Kugelumlaufspindel angeordnet sind. Jedoch
wird auch in diesen Druckschriften keine Formspanneinheit beschrieben,
die ein schlagartiges Anwachsen der Formspannkraft sicher unterbinden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische, direktwirkende
Formspanneinheit bereitzustellen, die in der Lage ist, die Formspannkraft
genau so zu steuern, dass die Formspannkraft nicht schlagartig anwächst.
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Diese
Aufgabe wird durch eine elektrische, direktwirkende Formspanneinheit
einer Spritzgießmaschine
gelöst,
die aufweist:
eine an einem Ende eines Fundaments (1)
angeordnete, stationäre
Aufspannplatte (3), die eine stationäre Form (5) hält; eine
bewegliche Aufspannplatte (4), die derart angeordnet ist,
dass sie der stationären Aufspannplatte
(3) zugewandt ist, und die eine bewegliche Form (6)
hält; eine
hinter der beweglichen Aufspannplatte (4) angeordnete Gegenplatte
(2); ein elastisches Element (9), das die bewegliche
Aufspannplatte (4) und die Gegenplatte (2) verbindet und
in der Richtung, entlang derer eine Spannkraft aufgebracht wird,
stauchbar ist; eine an dem anderen Ende des Fundaments (1)
so angeordnete Lagerplatte (7), dass sie der stationären Aufspannplatte
(3) zugewandt ist; eine Vielzahl von Kugelumlaufspindeln (10),
welche die stationäre
Aufspannplatte (3) und die Gegenplatte (2) verbinden,
und die auch als Zugstangen zwischen der stationären Aufspannplatte (3)
und der Lagerplatte (7) dienen, wobei ein Ende der Gewindestange
(11) jeder Kugelumlaufspindel an der stationären Aufspannplatte
(3) drehbar gelagert und das andere Ende an der Lagerplatte
(7) drehbar gelagert wird, und die Mutter (12)
jeder Kugelumlaufspindel an der Gegenplatte (2) befestigt
ist; und ein Motor (20) die Gewindestangen (11)
der Vielzahl von Kugelumlaufspindeln (10) synchron miteinander
rotiert.
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Bevorzugt
wird eine Spiralfeder als elastisches Element verwendet.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der elektrischen, direktwirkenden Formspanneinheit
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Eine
Vielzahl von Kugelumlaufspindeln wird synchron bewegt, um die Gegenplatte
zurück
und vor zu bewegen in Bezug auf die stationäre Aufspannplatte. Da die bewegliche
Aufspannplatte mit der Vorderseite der Gegenplatte verbunden ist,
bewegt sich die bewegliche Aufspannplatte zusammen mit der Gegenplatte
vor und zurück.
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Wenn
Formen verspannt werden, wird die bewegliche Aufspannplatte zu der
stationären
Aufspannplatte bewegt, um die Flächen
beider Formen in Kontakt miteinander zu bringen. Gleichzeitig wird die
Reaktionskraft gegen die Spannkraft (auf die Formflächen aufgebrachte
Druckspannung) auf die Gewindestangen der Kugelumlaufspindeln über das elastische
Element und die Gegenplatte übertragen. Daraus
ergibt sich, dass sich die Gewindestangen der Kugelumlaufspindeln
elastisch ausdehnen, während
sich das elastische Element in Zusammenziehrichtung verformt.
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Die
Federkonstante des hierin verwendeten elastischen Elements ist näherungsweise
so eingestellt, um es dem elastischen Element zu ermöglichen,
sich stärker
zusammenzuziehen, als sich die Gewindestangen ausdehnen. Hierdurch
wächst
die Spannkraft sanft an, wenn die Formflächen durch Verspannen der Formen
in Kontakt miteinander gebracht werden. Auf diese Weise kann die
Spannkraft genau gesteuert werden.
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Wie
oben erläutert
kann gemäß der elektrischen,
direktwirkenden Spanneinheit der Spritzgießmaschine der vorliegenden
Erfindung ein übermäßiges Anwachsen
der Spannkraft verhindert werden, wodurch das Aufbringen der Spannkraft
genauer gesteuert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht, die eine schematische Struktur der elektrischen,
direktwirkenden Formspanneinheit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht, welche die schematische Struktur der elektrischen,
direktwirkenden Formspanneinheit der vorliegenden Erfindung zeigt,
wobei der Schnitt entlang der Achse der Einheit geführt ist;
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3 ist
eine Detailansicht, welche den Verbindungsabschnitt zwischen der
Gegenplatte und der beweglichen Aufspannplatte zeigt;
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4 ist
eine Detailansicht, welche den Verbindungsabschnitt zwischen dem
Motor und der Gewindestange zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht, welche den Teil einer Kugelumlaufspindel zeigt,
wobei der Schnitt entlang der Linie V-V aus 4 geführt ist;
und
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6 ist
eine Ansicht, welche eine schematische Struktur einer herkömmlichen
elektrischen, direktwirkenden Formspanneinheit zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 und 2 zeigen
eine schematische Struktur der elektrischen, direktwirkenden Formspanneinheit
einer Spritzgießmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung. 1 ist eine Frontansicht der Einheit
und 2 ist eine Querschnittsansicht der Einheit geführt entlang
der Achse der Einheit. Die in den Figuren gezeigte Einheit besitzt
eine stationäre Aufspannplatte 3,
eine bewegliche Aufspannplatte 4, eine stationäre Form 5,
eine bewegliche Form 6, eine Gegenplatte 2, eine
Spiralfeder 9 (elastisches Element), eine Kugelumlaufspindel 10,
eine Gewindestange 11 der Kugelumlaufspindel, und eine
Mutter 12 der Kugelumlaufspindel.
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Die
stationäre
Aufspannplatte 3 und eine Lagerplatte 7 sind an
beiden Enden eines Fundaments 1 jeweils angeordnet, so
dass sie einander zugewandt sind. Die bewegliche Aufspannplatte 4 ist
vor der stationären
Aufspannplatte 3 angeordnet, so dass sie der stationären Aufspannplatte 3 zugewandt ist.
Die stationäre
Form 5 ist an der vorderen Fläche der stationären Aufspannplatte 3 angebracht,
während
die bewegliche Form 6 an der vorderen Fläche der
beweglichen Aufspannplatte 4 angebracht ist. Die bewegliche
Aufspannplatte 4 ist dazu ausgelegt, auf dem Fundament 1 zu
gleiten.
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Die
Gegenplatte 2 ist zwischen der Lagerplatte 7 und
der beweglichen Aufspannplatte 4 angeordnet. Die Gegenplatte 2 ist
dazu ausgelegt, auf dem Fundament 1 zu gleiten. Die Mutter 12 der
Kugelumlaufspindel ist an jeder der zwei Ecken der Gegenplatte 2 auf
der Diagonallinie befestigt. Die Gewindestange 11 der Kugelumlaufspindel 10 passiert durch
die Gegenplatte 2 über
die Mutter 12. Der Spitzenabschnitt (rechtes Ende in der
Figur) der Gewindestange 11 ist drehbar mit der stationären Aufspannplatte 3 verbunden.
Andererseits ist das hintere Ende (linke Ende in der Figur) der
Gewindestange 11 drehbar durch die Lagerplatte 7 gelagert
und passiert durch die Lagerplatte 7. Die bewegliche Aufspannplatte 4 ist
mit der vorderen Fläche
der Gegenplatte 2 über
vier Spiralfedern 9 verbunden.
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Ein
Motor 20 ist unter dem Fundament 1 angeordnet.
Eine Rolle 22 ist an dem hinteren Endabschnitt (linkes
Ende in der Figur) der Gewindestange 11 jeder der Kugelumlaufspindeln
angebracht. Eine Rolle 21 ist an der Welle des Motors 20 angebracht.
Ein Zahnriemen 23 läuft
um die Rollen 21 und 22, wie nachfolgend beschrieben
wird.
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3 zeigt
das Detail des Verbindungsabschnitts zwischen der Gegenplatte 2 und
der beweglichen Aufspannplatte 4. An der hinteren Fläche der beweglichen
Aufspannplatte 4 ist ein Federlagerelement 8 über eine
Kraftmessdose 15 angebracht. Die Gegenplatte 2 ist
mit dem Federlagerelement 8 mittels vier Spiralfedern 9 verbunden,
die in der Umgebung von vier Seiten der Gegenplatte 2 angeordnet sind.
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4 ist
eine von links betrachtete Seitenansicht der Einheit, welche zeigt,
wie der Motor 20 und die Gewindestange 11 verbunden
sind. Die Rolle 22 ist an dem hinteren Endabschnitt der
Gewindestange 11 jeder Kugelumlaufspindel angebracht. Andererseits
ist die Rolle 21 an der Welle des Motors 20 angebracht.
Ein Zahnriemen 23 läuft
um die Rollen 21 und 22.
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5 zeigt
eine Teilansicht der Kugelumlaufspindel 10, geführt entlang
der Linie V-V aus 4. Die Mutter 12 der
Kugelumlaufspindel 10 ist an der Gegenplatte 2 befestigt.
Die Gewindestange 11 der Kugelumlaufspindel 10 passiert
durch die Gegenplatte 2 über die Mutter 12.
Der Spitzenabschnitt (rechts Ende in der Figur) der Gewindestange 11 der Kugelumlaufspindel 10 ist
drehbar mit der vorderen Fläche
der stationären
Aufspannplatte 3 über
ein Lager 17 und ein Befestigungselement 18 verbunden. Der
hintere Endabschnitt (linkes Ende in der Figur) der Gewindestange 11 ist
drehbar durch die Lagerplatte 7 über ein Lager 19 verbunden
und passiert durch die Lagerplatte 7. Die Rolle 22 ist
an dem hinteren Endabschnitt der Gewindestange 11 angebracht.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der elektrischen, direktwirkenden Formspanneinheit
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Wenn
der Motor 20 die Gewindestange 11 bewegt, wird
die Mutter 12 entlang der Gewindestange 11 bewegt.
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Dementsprechend
bewegt sie die Gegenplatte 2 zurück und vor entlang der Gewindestange 11.
Zusammen mit der Bewegung der Gegenplatte 2 bewegt sich
die bewegliche Aufspannplatte 4, die mit der vorderen Fläche der
Gegenplatte 2 mittels der Spiralfeder 9 verbunden
ist. Wie oben erläutert
wird der Spann- und Entspannvorgang durch Bewegen der Kugelumlaufspindel 10 durchgeführt.
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Wenn
Formen verspannt werden, wird eine Kugelumlaufspindel 10 rotiert,
um die bewegliche Aufspannplatte 4 zu der stationären Aufspannplatte 3 zu
bewegen. Dadurch ergibt sich, dass die stationäre Form 5 in Kontakt
kommt mit der beweglichen Form 6. Gleichzeitig wird die
Reaktionskraft gegen die Spannkraft (auf die Formflächen aufgebrachte Druckspannung)
auf die Gewindestange 11 mittels der Kraftmessdose 15,
dem Federlagerelement 8, der Spiralfeder 9 und
der Gegenplatte 2 übertragen. Daraus
ergibt sich, dass die Gewindestange 11 elastisch gedehnt
wird, während
die Spiralfeder 9 zusammengedrückt wird.
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Die
Federkonstante der Spiralfeder 9 ist näherungsweise derart eingestellt,
um zu ermöglichen, dass
sich die Spiralfeder stärker
zusammenzieht als die Gewindestange 11 gedehnt wird. Hierdurch
steigt die Spannkraft sanft an, wenn die Formflächen in Kontakt miteinander
gebracht werden durch Verspannen der Formen. Auf diese Weise kann
die Spannkraft genau gesteuert werden. Daraus ergibt sich, dass
ein übermäßiges Anwachsen
der Spannkraft verhindert werden kann, wodurch die Spannkraft genauer
gesteuert werden kann.
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Gemäß der elektrischen,
direktwirkenden Spanneinheit der Spritzgießmaschine der vorliegenden
Erfindung sind die stationäre
Aufspannplatte und die Gegenplatte mittels einer Kugelumlaufspindel verbunden
und die bewegliche Aufspannplatte ist mit der vorderen Fläche der
Gegenplatte über
ein elastisches Element verbunden. Daher steigt die Spannkraft sanft
an, wenn die Formflächen
in Kontakt miteinander gebracht werden durch Verspannen der Formen.
Darüber
hinaus kann die Spannkraft genauer gesteuert werden. Daraus ergibt
sich, dass ein übermäßiges Anwachsen
der Spannkraft verhindert werden kann, wodurch das Verspannen genauer
gesteuert werden kann.
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Weiterhin
wird somit keine übermäßige Belastung
auf die Teile der Formspanneinheit übertragen, und daher kann die
Lebensdauer der Teile verlängert
werden.
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Gemäß der elektrischen,
direktwirkenden Spanneinheit der Spritzgießmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung können
die Gewindestange und die Kugelumlaufspindel auch die Rolle von
Zugstangen einer herkömmlichen
Maschine übernehmen.
Daher kann die Anzahl von Teilen der Maschine vermindert werden,
was die Struktur der Maschine vereinfacht.
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Da
eine Vielzahl von Kugelumlaufspindeln verwendet wird, kann die durch
eine Spannkraft aufgebrachte Belastung auf diese verteilt werden.
Daher können
die Abmessungen der Kugelumlaufspindeln reduziert werden.
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Es
ist zu beachten, dass wenn die stationäre Aufspannplatte und die Gegenplatte
durch zwei Kugelumlaufspindeln miteinander verbunden sind, die Anzahl
der zwischen der stationären
Aufspannplatte und der beweglichen Aufspannplatte angeordneten Stangenelemente
vermindert werden kann. Daraus ergibt sich, dass der Operator leichter
Zugang zu den Formen im Vergleich zu einer herkömmlichen Maschine behalten
kann.
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Im
Unterschied zu der Gewindestange der Kugelumlaufspindel (dargestellt
durch Bezugszeichen 71 in 6) der herkömmlichen
Maschine (6) steht die Gewindestange der
vorliegenden Erfindung nicht von der Rückseite des Fundaments 1 hervor.
Somit kann die Gesamtlänge
der Maschine vermindert werden.