DE19524314C1

DE19524314C1 - Schließ- oder Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE19524314C1
Application number: DE1995124314
Authority: DE
Inventors: Johann Holzschuh
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2015-07-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Schließ- oder Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine, die aufweist:

- einen Kniehebelmechanismus, der mit einer Formschließeinheit oder mit einer Einspritzeinheit wirkungsmäßig in Verbindung steht, eine Schließ- oder Einspritzbewegung erzeugt und damit entweder eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte relativ zu einer festen Werkzeugaufspannplatte oder den Spritzstempel einer Einspritzeinheit bewegt;
- einen Elektromotor, insbesondere einen Servomotor;
- eine Antriebsspindel, die mindestens zwei voneinander unabhängige Gewindeabschnitte mit unterschiedlichen Gewindesteigungen aufweist;
- eine erste Spindelmutter, angeordnet auf dem ersten Gewindeabschnitt der Antriebsspindel, die mit dieser und dem Antriebsmotor zusammen wirkt, und
- eine zweite Spindelmutter, angeordnet auf dem zweiten Gewindeabschnitt der Antriebsspindel, die mit dieser und dem Knie hebelmechanismus zusammenwirkt.

Eine solche Schließ- bzw. Einspritzvorrichtung ist aus der DE 43 28 844 A1 bekannt. Die dort beschriebene Spritzgießmaschine hat eine an einem Kniehebelsystem angeschlossene Formschließeinheit, deren bewegliche Werkzeugträgerplatte von einem Servomotor über eine Spindelmutter antreibbar ist. Diese ermöglicht eine spielfreie, gleichförmige Bewegung der beweglichen Werkzeugträgerplatte ohne eine höhere Antriebsleistung zu benötigen. Hierzu ist vorgesehen, daß eine einteilige Antriebsspindel zwei voneinander unabhängige Gewindeabschnitte mit unterschiedlichen Steigungen aufweist.

Um alle benötigten Bewegungen dieser Vorrichtung ausführen zu können, sind insgesamt drei elektromagnetische Kupplungen vorgesehen und notwendig. Diese Kupplungen werden in gewissen Abschnitten der Werkzeugschließ- und -öffnungsbewegung betätigt. So wird erreicht, daß zunächst der Gewindeabschnitt mit großer Steigung aktiv ist, der bei großen Verfahrbewegungen nur kleine Kräfte aufbringen kann. Anschließend wird durch das Aktivieren der Kupplungen in anderer Weise erreicht, daß nur noch der Gewindeabschnitt mit kleiner Steigung wirkt; dadurch wird die Werkzeugform bei geringen Verstellbewegungen mit großer Kraft geschlossen und zugehalten.

Diese Vorrichtung ist - bedingt durch die drei erforderlichen Kupplungen - einer seits technisch sehr aufwendig und teuer und beeinträchtigt andererseits auch die Verfügbarkeit der Maschine wegen einer erhöhten Störanfälligkeit, alleine schon wegen der Anzahl der Kupplungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die mit weniger Bauteilen, insbesondere mit weniger Kupplungen, auskommt und trotzdem alle Funktionen der vorbekannten Vorrichtung ausüben kann. Damit soll die Schließ- bzw. Einspritzeinheit kostengünstiger und wartungsärmer werden.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst,

- daß die zweite Spindelmutter (9) drehfest im Kniehebelmecha nismus (6, 7) angeordnet ist und
- daß nur eine einzige Kupplung (12, 21) angeordnet ist, die in ihrem aktivierten Zustand die Drehbewegung der Antriebsspindel (8) blockiert und gleichzeitig eine Axialverschiebung der Antriebswelle (8) zuläßt.

Es wird also nur noch eine einzige aktivierbare Kupplung vorgesehen, um die Umschaltung von Eilgang- auf Schleichgangbetrieb zu bewerkstelligen.

Vorzugsweise ist die Kupplung (12, 21) als elektromagnetische Kupplung ausgeführt.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors (13) regelbar sind. Weiterhin kann die Antriebsspindel (8) vorteilhafterweise als Kugelumlaufspindel ausge bildet sein. Alternativ dazu kann die Antriebsspindel (8) ein Gewinde rollenschraubtrieb sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Elektromotor (13) eine in seinem Rotor integrierte Hohlwelle (15) aufweist.

Schließlich ergeben sich Vorteile, wenn die Hohlwelle (15) als Kugelumlaufmutter oder als Gewinderollenschraubtrieb ausgebildet ist.

In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erreicht, daß nunmehr nur noch alleine mit einer einzigen elektromagnetischen Kupplung der gesamte Schließ- und Öffnungszyklus gesteuert werden kann. Es entfallen damit zwei Kupplungen und weitere Bauelemente im Vergleich zum Stand der Technik.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht der Schließeinheit einer Spritzgieß maschine in der geöffneten Stellung,

Fig. 2 stellt dieselbe Schließeinheit in der Geschlossenstellung dar.

In den Figuren dargestellt ist eine Spritzgießmaschine 1, die ein zweiteiliges Werkzeug 17, 18 aufweist, das sich zwischen einer festen, 2, und einer beweglichen, 4, Werkzeugaufspannplatte befindet. Das Werk zeug wird geschlossen und zugehalten, indem zwischen der Stirnplatte 5 und der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 4 mittels eines Kniehebel mechanismus 6, 7 eine Kraft aufgebracht wird, die über die Holme 3 auch auf die feste Werkzeugaufspannplatte 2 wirkt und so das Werkzeug 17, 18 zuhält.

Die Betätigung des Kniehebelmechanismus 6, 7 erfolgt durch die Antriebsspindel 8, die neben der Drehbewegung auch eine axiale Bewegung ausführen kann und damit den Kreuzkopf 7 des Kniehebelmechanismus 6, 7 bewegt. Der Kniehebelmechanismus 6, 7 hat im vorliegenden Falle nach innen klappende Kniehebel; alternativ ist es aber genauso möglich, daß die Kniehebel nach außen klappen. Weiterhin kann das Kniehebelsystem, das hier für das Schließen des Werkzeugs zum Einsatz kommt, genauso auch für die Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine eingesetzt werden.

Die Antriebsspindel 8 weist zwei Gewindeabschnitte mit unter schiedlicher Steigung auf: Der erste Gewindeabschnitt 10 hat eine große Steigung; bei Rotation der Spindel 8 und Wirksamwerden dieses ersten Gewindeabschnitts wird ein großer Verstellweg der ersten Spindelmutter 14 relativ zur Antriebsspindel 8 bei geringer Kraft zurückgelegt. Der zweite Gewindeabschnitt 11 hat hingegen eine kleine Steigung; damit wird bei Rotation der Spindel 8 und aktiver zweiter Spindelmutter 9 ein geringer Weg bei großer Kraft gefahren. Die Gewindeabschnitte können von Bunden 19, 20 begrenzt seid. Die Antriebsspindel 8 befindet sich am dem Kniehebelmechanismus 6, 7 entgegengesetzten Ende in einem Gehäuseteil 22.

Die Aufteilung dieser beiden unterschiedlich gearteten Verstellwege wird im Spritzgießprozeß genutzt: Zum Schließen des Werkzeugs 17, 18 nach dem Entformen des Formteils wird zunächst ein großer Schließweg bei geringer Kraft zurückgelegt. Wenn das Werkzeug 17, 18 fast geschlossen ist, wird auf den Betrieb mit dem geringen Schließweg umgeschaltet, bei dem dann aber die große Zuhaltekraft erzeugt wird.

Die Bewegung der Antriebsspindel 8 wird durch den Elektromotor 13 - vor zugsweise ein Servomotor - veranlaßt. Dieser wirkt im vorliegenden Falle auf eine Hohlwelle 15, mit der die erste Spindelmutter 14 verbunden ist. Die Bewegungen des Kreuzkopfes 7 des Kniehebelmechanismus 6, 7 wird durch das Zusammenwirken des Motors 13 und der elektromagnetischen Kupplung 12, 21 bestimmt. Dabei wird der Antrieb des Motors 13 und die Schaltung der Kupplung 12, 21 von einer - nicht dargestellten - Maschinensteuerung koordiniert; die Lage der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 4 wird dabei von einem schematisch skizzierten Wegmeßsystem 16 aufgenommen und der Steuerung zugeführt.

Die Aufgabe beim Schließen des Werkzeugs 17, 18 ist es also, den Kreuzkopf 7 des Kniehebelmechanismus 6, 7 in Richtung auf die feststehende Werkzeugaufspannplatte 2 zunächst mit möglichst großer Geschwindigkeit zu verschieben und bei Erreichen einer bestimmten Position den Kreuzkopf 7 mit verringerter Geschwindigkeit, jedoch mit deutlich höherer Kraft soweit weiterzuschieben, daß die Kniehebel in die Strecklage kommen (Verriegeln des Werkzeugs). Zum Entriegeln und Öffnen des Werkzeugs wird der Kreuzkopf 7 in die entgegengesetzte Richtung verschoben.

Die einteilige Antriebsspindel 8 mit den beiden Bereichen unterschiedlicher Gewindesteigung 10 und 11 ist mit einem längsgenuteten schaftförmigen Endstück versehen, das sich im Bereich des Gehäuseteils 22 befindet. Die Spindel 8 wirkt mit der ersten Spindelmutter 14 zusammen, die mit dem Rotor des Motors 13 mitdreht. Mit dem Kreuzkopf 7 wirkt die Antriebsspindel 8 über die zweite Spindelmutter 9 zusammen; die Mutter 9 ist mit dem Kreuzkopf fest verbunden, so daß weder Drehbewegungen noch Translations bewegungen der Mutter 9 relativ zum Kreuzkopf 7 möglich sind. Der im Kreuzkopf 7 wirksam werdende Gewindeabschnitt 11 hat eine wesentlich kleinere Steigung als der mit dem Rotor des Elektromotors 13 in Verbindung stehende Gewindeabschnitt 10.

Das längsgenutete schaftförmige Endstück der Antriebsspindel 8 ist in einer scheibenförmigen Verdrehsicherung (Kupplung 12) längsver schieblich gelagert. Zum Schließen des Werkzeugs 17, 18 wird die Antriebsspindel 8 durch Festsetzen der scheibenförmigen Verdreh sicherung (= Aktivieren der Kupplung 12, 21) gegen Drehung blockiert. Durch Drehen des Rotors des Elektromotors 13 und damit der ersten Spindelmutter 14 wird zwangsläufig die Antriebsspindel 8 axial verschoben, was zu einer Längsverschiebung des Kreuzkopfes 7 des Kniehebelmechanismus 6, 7 führt. Die Spindel 8 wirkt dann also wie eine Schubstange.

Zum Verriegeln des Werkzeugs wird in einer vorbestimmten Werkzeugaufspannplatten-Position die scheibenförmige Verdreh sicherung (Kupplung 12, 21) entkuppelt und damit die Blockierung der Drehung der Antriebsspindel 8 aufgehoben. Die Spindel 8 kann dann also drehen und wirkt jetzt wie eine "normale" Spindel: Sie dreht sich in der drehfest angeordneten zweiten Spindelmutter 9, was eine weitere Verschiebung des Kreuzkopfes 7 bei geringer Geschwindigkeit und bei hoher Kraft bewirkt. Die Drehbewegung der ersten Spindelmutter 14 wird so lange fortgesetzt, bis die Kniehebel in ihrer Strecklage sind.

Das Entriegeln und Öffnen erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, wobei insbesondere der beim Entriegeln auftretende Entspannungsschlag, hervorgerufen durch das Entspannen der gespannten Holme 3, durch diese Bauart sehr gut vom Spindel-Mutter-System aufgenommen wird und nicht zur Wirkung kommt.

Die Leistung des Elektromotors 13 wird auf diese Weise optimal genutzt und erzeugt beim Schließen und Öffnen die gewünschten hohen Geschwindigkeiten, sowie beim Verriegeln und Entriegeln die erforderlichen hohen Kräfte. Durch eine mögliche Regelbarkeit des Motordrehzahl und des Motormoments werden alle Geschwindigkeiten und Kräfte, die am Kreuzkopf 7 wirksam werden sollen, stufenlos bewirkt.

Das wirkt sich besonders in der Funktion "Werkzeugsicherung" vorteilhaft aus, weil dabei lediglich die Längsverschiebekraft der Gewindespindel bei blockierter Drehbewegung zur Wirkung gebracht wird, was zu einer außerordentlich feinfühlig wirkenden Werkzeug sicherung führt.

Der beschriebene Antrieb für den Kniehebelmechanismus eignet sich wegen der oben beschriebenen Eigenschaften besonders gut für Schließeinheiten von Spritzgießmaschinen mittlerer und großer Bauform. Er kann sowohl als Einzelantrieb eingesetzt als auch in paarweiser oder vielfacher Anordnung verwendet werden.

Das Antriebssystem ist auch für den Antrieb der Einspritzbewegung einer Spritzgießmaschine geeignet: Vorzugsweise wird die "Schubstangen betriebsart" für die Füllphase und die "Spindelbetriebsart" für die Nachdruckphase der Einspritzbewegung eingesetzt.

Bezugszeichenliste

1 Spritzgießmaschine
2 feste Werkzeugaufspannplatte
3 Holme
4 bewegliche Werkzeugaufspannplatte
5 Stirnplatte
6, 7 Kniehebelmechanismus
8 Antriebsspindel
9 zweite Spindelmutter
10 Gewindeabschnitt mit erster Steigung
11 Gewindeabschnitt mit zweiter Steigung
12, 21 Kupplung
13 Elektromotor
14 erste Spindelmutter
15 Hohlwelle
16 Wegmeßsystem
17, 18 Werkzeughälften
19, 20 Bunde an der Antriebsspindel 8
22 Gehäuseteil

Claims

1. Schließ- oder Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine (1), die aufweist:

- einen Kniehebelmechanismus (6, 7), der mit einer Formschließeinheit oder mit einer Einspritzeinheit wirkungsmäßig in Verbindung steht, eine Schließ- oder Einspritzbewegung erzeugt und damit entweder eine bewegliche Werkzeugaufspannplatte (4) relativ zu einer festen Werkzeugaufspannplatte (2) oder den Spritzstempel einer Einspritzeinheit bewegt;
- einen Elektromotor (13), insbesondere einen Servomotor;
- eine Antriebsspindel (8), die mindestens zwei voneinander unabhängige Gewindeabschnitte (10, 11) mit unterschiedlichen Gewindesteigungen aufweist;
- eine erste Spindelmutter (14), angeordnet auf dem ersten Gewindeabschnitt (10) der Antriebsspindel (8), die mit dieser und dem Antriebsmotor (13) zusammenwirkt, und
- eine zweite Spindelmutter (9), angeordnet auf dem zweiten Gewindeabschnitt (11) der Antriebsspindel (8), die mit dieser und dem Kniehebelmechanismus (6, 7) zusammenwirkt,

dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Spindelmutter (9) drehfest im Kniehebelmechanismus (6, 7) angeordnet ist und
daß nur eine einzige Kupplung (12, 21) angeordnet ist, die in ihrem aktivierten Zustand die Drehbewegung der Antriebsspindel (8) blockiert und gleichzeitig eine Axialverschiebung der Antriebswelle (8) zuläßt.

2. Schließ- oder Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (12, 21) eine elektromagnetische Kupplung ist.

3. Schließ- oder Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors (13) regelbar sind.

4. Schließ- oder Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (8) als Kugelumlauf spindel ausgebildet ist.

5. Schließ- oder Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (8) als Gewinderollen schraubtrieb ausgebildet ist.

6. Schließ- oder Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (13) eine in seinem Rotor integrierte Hohlwelle (15) aufweist.

7. Schließ- oder Einspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (15) als Kugelumlaufmutter oder als Gewinderollenschraubtrieb ausgebildet ist.