DE10220819C1 - Linearantrieb für ein Einspritzaggregat - Google Patents

Abstract

Der Linearantrieb für ein Einspritzaggregat einer Spritzgießmaschine weist einen Elektromotor (35, 39), einen durch diesen angetriebenen Spindeltrieb (30), sowie einen auf den Spindeltrieb wirkenden Energiespeicher auf, welcher in einem ersten, einen hohen Energieaufwand erfordernden Arbeitsgang entladbar und in einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten und einen geringeren Energieaufwand erfordernden Arbeitsgang wieder aufladbar ist. Zwei teleskopartig ineinanderschiebbare Gehäuseteile (32, 33) schließen den Spindeltrieb (30) sowie ein Gasvolumen (44) dicht ein, wobei ein Gehäuseteil (33) mit der Spindelwelle (31) und das andere Gehäuseteil (32) mit der Spindelmutter (34) des Spindeltriebes (30) axial fest verbunden und zumindest eine dieser Verbindungen drehfest ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb für ein Einspritzaggregat einer Spritz­ gießmaschine mit einem Elektromotor, einem durch diesen angetriebenen Spindeltrieb, sowie mit einem auf den Spindeltrieb wirkenden Energiespeicher, welcher in einem ersten, einen hohen Energieaufwand erfordernden Arbeits­ gang entladbar und in einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten und einen geringeren Energieaufwand erfordernden Arbeitsgang wieder aufladbar ist.

Aus der WO 97/34757 A1 ist als Hubantrieb für eine Spritzgießmaschine ein Spindelantrieb einschließlich eines Elektromotors und zur Entlastung des Elekt­ romotors in der Vorschubphase ein parallel zu diesem wirkender Energiespei­ cher in Form einer Druckfederanordnung bekannt, welche beim Rückhub des Spindelantriebs zunehmend beladen und deren Federkraft beim Spindelvor­ schub entsprechend der Federkennlinie kontinuierlich abnimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Linearantrieb für ein Ein­ spritzaggregat einer Spritzgießmaschine der oben genannten Art zu schaffen, der eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht, dessen Komponenten ge­ gen Verschmutzung gesichert sind und der auf einfache Weise an den jeweili­ gen Bereich der aufzunehmenden bzw. abzugebenden Kräfte anpassbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Linearantrieb mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Der Spindeltrieb und gegebenenfalls auch - entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 - der Elektromotor werden erfindungsgemäß von einem zweiteiligen Gehäuse umschlossen, dessen Gehäuseteile teleskopartig inei­ nanderschiebbar sind und ein Gasvolumen dicht einschließen. Bei einer Rela­ tivbewegung zwischen Spindelwelle und Spindelmutter werden die Gehäuse­ teile entweder zusammengeschoben und dabei das eingeschlossene Gasvolu­ men komprimiert oder auseinandergezogen, wobei der vorher aufgebaute Gas­ druck diese Bewegung unterstützt.

Bei Anwendungen, in denen der Elektromotor nicht durch die Gehäuseteile ein­ geschlossen sein soll, ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion da­ durch, dass die Spindelwelle und die Spindelmutter jeweils fest mit einem Ge­ häuseteil verbunden sind und ein Gehäuseteil drehbar mit dem Elektromotor verbunden und das andere Gehäuseteil drehfest ist, wobei zumindest ein Ge­ häuseteil, vorteilhafterweise das drehfeste, axial verschiebbar ist.

Bei Anwendungen, in denen der Elektromotor von den Gehäuseteilen um­ schlossen ist, sind vorteilhafterweise die Gehäuseteile drehfest, jedoch axial verschiebbar miteinander verbunden. Eine sehr kompakte Bauweise wird dann dadurch ermöglicht, dass zumindest der Stator des Elektromotors mit einem Gehäuseteil fest verbunden ist und die Spindelwelle oder die Spindelmutter drehbar, jedoch axial fest in einem Gehäuseteil gelagert und von dem Elektro­ motor in Drehrichtung antreibbar ist.

Damit der Linearantrieb auch ohne Unterstützung des Elektromotors Haltekräfte ausüben kann, kann in einer vorteilhafter Weiterbildung der Spindeltrieb blo­ ckierbar sein.

Zum Ausgleich von Einbautoleranzen sowie zur Einstellung des Kräfteberei­ ches, in welchem der Energiespeicher arbeiten soll, ist es von besonderem Vorteil, wenn das von den Gehäuseteilen eingeschlossene Gasvolumen mit einer externen Druckgasquelle verbindbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Einspritzaggregat einer Spritzgießmaschine mit einem Linearantrieb zur Hubsteuerung des Einspritzaggregats und einem weiteren Linearantrieb zur Steuerung des Schne­ ckenhubs;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des Linearantriebs; und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Linearantriebs.

Die in den Fig. 1 gezeigte Spritzgießmaschine enthält als Hauptbestandteile eine - in der Figur nur teilweise dargestellte - Schließeinheit 1 und ein auf dem Maschinenbett in Richtung der Schließeinheit 1 linear verfahrbares Einspritzag­ gregat 2, bestehend aus einem Plastifizierzylinder 3 mit einem Einfülltrichter 4 und einer am vorderen Zylinderende angeordneten, in der Einspritz- und Nach­ drückphase federelastisch an die Angussöffnung 5 der Schließeinheit 1 dich­ tend angepressten Einspritzdüse 6, sowie aus einer im Plastifizierzylinder 3 ro­ tatorisch und axial verschieblich angeordneten Plastifizierschnecke 7, deren Rotationsbewegung von einem Drehantrieb 8 und deren Linearbewegung durch einen Linearantrieb 9 gesteuert werden. Ein weiterer Linearantrieb 10 steuert die Hubbewegung des Einspritzaggregats 2 auf dem Maschinenbett.

Beide Linearantriebe 9, 10 sind als elektromotorische Spindeltriebe ausgebildet und in Form zweier unterschiedlicher Ausführungsbeispiele in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 2 sehr schematisch die Grundelemente eines erfindungsgemäßen Linearantriebes:
Ein Spindeltrieb 21 ist von einen zweiteiligen, zylindrischen Gehäuse umschlos­ senen, wobei in diesem Ausführungsbeispiel das Gehäuseteil 22 fest mit der Spindelwelle 21.1 und das Gehäuseteil 23 fest mit der Spindelmutter 21.2 ver­ bunden ist. Während das Gehäuseteil 22 über Lager 24 drehbar, jedoch axial fest gelagert ist, ist das Gehäuseteil 23 in einer Führung 25 drehfest, jedoch axial verschiebbar geführt. Ein Elektromotor 26 ist über Antriebsräder 27, 28 mit dem Gehäuseteil 22 derart verbunden, dass dieses in beide Drehrichtungen gedreht werden kann. Die beiden Gehäuseteile 22 und 23 sind teleskopisch ineinander schiebbar, wobei der Innenraum 29 über Dichtungen 20 hermetisch abgedichtet ist.

Bei einer Rotation des Gehäuseteils 22 wird die Spindelwelle 21.1 mitgedreht, wodurch die über das Gehäuseteil 23 drehfest geführte Spindelmutter 21.2 auf der Spindelwelle 21.1 linear verschoben wird. Hierbei wird, je nach Drehrich­ tung, das Gehäuseteil 23 entweder in das Gehäuseteil 22 hineingezogen oder aus diesem ausgefahren, wobei das in dem Innenraum 29 eingeschlossene Gasvolumen entweder komprimiert oder entspannt wird. In der Kompressions­ phase wird dabei Energie aufgenommen, welche in der Expansionsphase wie­ der abgegeben wird.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zeigt eine besonders kompakte Bau­ weise eines erfindungsgemäßen Linearantriebes. Dieser weist wiederum zwei zylindrische Gehäuseteile 32, 33 auf. Die Spindelwelle 31 eines Spindeltriebes 30 ist hier in dem Gehäuseteil 33 koaxial zu dessen Zylinderachse starr befes­ tigt. Die Spindelmutter 34 ist mittels eines als Rotor ausgebildeten Hohlrohres 35 drehbar auf einem Aufnahmeteil 36 gelagert, welches seinerseits koaxial im Gehäuseteil 32 starr befestigt ist. Das Hohlrohr 35 ist über eine steuerbare Kupplung 37 mit dem Aufnahmeteil 36 verbindbar und kann damit drehfest mit dem Gehäuseteil 32 verkoppelt werden. An der Innenwand des Gehäuseteils 32 ist der Stator 39 eines Elektromotors befestigt, dessen elektromagnetische Felder auf den Rotor und damit auf das Hohlrohr 35 wirken. Die beiden Gehäu­ seteile 32 und 33 sind über Führungen 40 und 41 drehfest, jedoch axial ver­ schiebbar miteinander verbunden, wobei der eingeschlossene Innenraum 44 über eine Dichtungen 42 hermetisch gegenüber der Umgebung abgedichtet ist und über einen Anschluss 45 mit einer Druckgasquelle verbunden werden kann.

Bei einer elektromagnetischen Erregung des Stators 39 wird bei geöffneter Kupplung 38 der Rotor und damit die Spindelmutter 34 in Rotation versetzt, wo­ durch die Spindelwelle 31, je nach Drehrichtung, eine Linearbewegung nach links oder rechts ausführt. Bei einer Bewegung nach links wird das Gehäuseteil 33 auf das Gehäuseteil 32 zubewegt und dabei das eingeschlossene Gasvolu­ men komprimiert. Die dabei gespeicherte Energie wird bei einer Bewegung des Gehäuseteils 33 nach rechts wieder abgegeben, wodurch entweder der Elekt­ romotor in seiner Drehrichtung unterstützt oder, bei geringen Kraftanforderun­ gen, in seiner Funktion ganz ersetzt wird.

Über den Anschluss 45 kann der Innenraum 44 mit Druckgas befüllt werden, womit entweder die kräftefreie Nulllage des Linearantriebs oder der jeweilige Kräftebereich, in dem dieser arbeiten soll, eingestellt wird.

Claims (6)

1. Linearantrieb für ein Einspritzaggregat einer Spritzgießmaschine mit einem Elektromotor, einem durch diesen angetriebenen Spindeltrieb, sowie mit ei­ nem auf den Spindeltrieb wirkenden Energiespeicher, welcher in einem ers­ ten, einen hohen Energieaufwand erfordernden Arbeitsgang entladbar und in einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten und einen geringeren Ener­ gieaufwand erfordernden Arbeitsgang wieder aufladbar ist, gekennzeichnet durch zwei teleskopartig ineinanderschiebbare Gehäuseteile (22, 23; 32, 33), welche den Spindeltrieb (21; 30) sowie ein Gasvolumen (29; 44) dicht ein­ schließen, wobei ein Gehäuseteil (22; 33) mit der Spindelwelle (21.1; 31) und das andere Gehäuseteil (23; 32) mit der Spindelmutter (21.2; 34) des Spin­ deltriebes (21; 30) axial fest verbunden ist.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelwelle (21.1) und die Spindelmutter (21.2) jeweils fest mit einem Gehäuseteil (22, 23) verbunden sind und ein Gehäuseteil (22) drehbar mit dem Elektromotor (26) verbunden und das andere Gehäuseteil (23) drehfest ist, wobei zumindest ein Gehäuseteil (23) axial verschiebbar ist.

3. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (32, 33) drehfest, jedoch axial verschiebbar miteinander verbunden sind und den Elektromotor (35, 39) einschließen.

4. Linearantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zumindest über den Stator (39) fest mit einem Gehäuseteil (32) verbunden und die Spindelmutter (34) oder die Spindelwelle drehbar, je­ doch axial fest in einem Gehäuseteil (32) gelagert und von dem Elektromotor in Drehrichtung antreibbar ist.

5. Linearantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (30) über eine steuerbare Kupplung (37) blockierbar ist.

6. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von den Gehäuseteilen (32, 33) eingeschlossene Gasvolumen (44) mit einer externen Druckgasquelle verbindbar ist.