DE19531328C2 - Spritzgießeinheit für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießeinheit für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine zur Verarbeitung plastifizierbarer Massen nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Aus der EP 0 576 925 A1 ist eine derartige Spritzgießeinheit bekannt, bei der ein Trägerblock gegenüber einem stationären Formträger axial verschieblich gelagert ist. Die Anknüpfung zwischen Trägerblock und stationärem Formträger erfolgt über hintereinander geschachtelte elektromechanische Spindelantriebe, wobei diese eine als Hohlwellen­ motor ausgebildete Antriebseinheit zum Anlegen der Düse an die Spritzgießform und eine Einspritzeinheit umfassen, die die Axial­ bewegung der Förderschnecke innerhalb des Plastifizierzylinders beim Einspritzen erzeugt. An einer Einspritzbrücke ist ferner ein Rotationsmotor für die Rotation der Förderschnecke vorgesehen. Als einzige Führung, die jedoch nicht symmetrisch zur Spritzachse erfolgt, werden auf dem Maschinenfuß Führungsschienen vorgesehen, an denen zumindest der Trägerblock geführt ist. Bei der Anlage der Spindelmutter des Hohlwellenmotors an der drehfest mit dem statio­ nären Formträger verbundenen Spindel stellt sich naturgemäß keine exakte Führung ein. Weitere Führungselemente sind nicht vorgesehen. Die serielle Anordnung von Antriebseinheit und Einspritzeinheit führt zu einer großen Baulänge der Spritzgießeinheit, da sich die Bewegungswege der beiden Einheiten aneinanderreihen. Bei einem Defekt einer Einheit muß zumindest ein ′Holm′ mit beiden Einheiten demontiert werden, so daß sich unnötige Mehrarbeit und Mehrkosten ergeben.

Aus der DE 43 17 998 C2 ist es auch bekannt, eine Antriebseinheit zum Anlegen der Düse und eine Einspritzeinheit jeweils symmetrisch zur Spritzachse anzuordnen. Als Antriebe dienen Elektromotoren, die über Riemenantriebe Hohlwellen von Antriebseinheit und Einspritzeinheit antreiben, die ineinander geschachtelt sind. Auch hier können beide Einheiten nur gemeinsam ausgetauscht werden und gesonderte Führungs­ elemente, außer den lose auf den Maschinenfuß aufgesetzten Führungs­ leisten, sind nicht vorgesehen.

Aus der DE 41 30 287 C2 ist die Verlängerung eines üblichen Plasti­ fizierzylinders durch Einsatzstücke bekannt. Dadurch kann das Längen/Durchmesser-Verhältnis (L/D-Verhältnis) des Fördermittels verändert werden. Dies ist dann erforderlich, wenn die Leistung der Spritzgießmaschine erhöht werden muß, um z. B. der plastifizierten Masse eine erhöhte Wärmeleistung zuzuführen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießeinheit der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß sich auf günstige Weise eine verbesserte Führung der Spritzgießeinheit ergibt.

Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießeinheit mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Der einzige mit dem stationären Formträger verbundene und somit zumindest in Richtung der Spritzachse stationäre Punkt, nämlich der Anlenkungspunkt der Spindel, wird nun auch zu einer Füh­ rungsfunktion herangezogen, dadurch, daß die Spindeln ihrem Endbereich zugleich als Führungsholme ausgebildet sind. Gegenüber der "bloßen" Führung des Trägerblocks an den Spindeln der Spindelantriebe hat dies den Vorteil einer erheblich präziseren und lagegenaueren Führung.

Nach Anspruch 2 können beide Spindelantriebe getrennt von Hohl­ wellenmotoren angesteuert werden. Dem Aufwand eines Motors je Antrieb steht der Vorteil gegenüber, daß die gesamten Antriebe im Herstellerbetrieb sicher einer Funktionsprüfung unterzogen werden können und sodann als bauliche Einheit der Spritzgießeinheit zuge­ führt werden können.

Nach Anspruch 3 können die Führungsbereiche der Spindeln auch zur Führung der Einspritzbrücke herangezogen werden, was auch hier eine präzise und lagegenaue Führung ermöglicht. Die Doppelfunktion der Spindel als Teil des Spindelantriebs zum Anlegen der Düse und als Führungselement, wird durch eine Auflösung der im Stand der Technik bestehenden Kombination von Einspritzeinheit und Antriebseinheit erreicht. Dadurch ist es aber gleichzeitig möglich, nunmehr den Einspritzmotor und den Rotationsmotor als Standardmotor und weitestgehend baugleich auszubilden, was als Nebeneffekt der ver­ besserten Führung zugleich zu einer Kostenreduzierung im Aufbau der gesamten Spritzgießeinheit führt (Anspruch 4). Nach den Ansprüchen 5 und 6 können die Führungsbereiche und die Spindeln auch Teil eines Kraftrahmens sein, der zugleich die Leisten umfaßt, auf denen der Trägerblock in Höhe des Maschinenfußes geführt ist. Dieser erhöht die Stabilität der gesamten Spritzgießeinheit, so daß diese problemlos ersetzt oder verschwenkt werden kann. Das Versetzen oder Verschwenken der Spritzgießeinheit ist z. B. dann erforderlich, wenn die Spritzgießeinheit mitsamt ihrer Abstützung in eine Position überführt werden soll, in der ein Einspritzen in die Trennebene des Formwerkzeugs möglich ist, oder wenn die Spritzgießeinheit z. B. zur Wartung in ein Depot gebracht werden soll.

Zur Erzielung einer erhöhten Anpaßbarkeit können nach Anspruch 7 und 8 Zwischenstücke vorgesehen sein, die in der Achse der Spindel des Spindelantriebs angeordnet werden. Dadurch kann die Spritzgießeinheit leicht an die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich z. B. eines geänderten L/D-Verhältnisses angepaßt werden, ohne daß Umbauten innerhalb der Antriebe erforderlich sind. Dennoch läßt sich die Spritzgießeinheit kompakt aufbauen und auch beim Transport auf kleinerem Raum transportieren, da vom Kunden, abhängig von dessen Bedürfnissen, entsprechende Zwischenstücke eingefügt werden können.

Im folgenden wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer am stationären Formträger anliegenden Spritzgieß­ einheit,

Fig. 2 eine Ansicht der Spritzgießmaschine gemäß Fig. 1 von rechts,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 von Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Spritzgießeinheit gemäß Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform, wobei der Führungsbereich durch ein Abstützelement abgestützt ist,

Fig. 5 eine Ansicht der Spritzgießeinheit gemäß Fig. 4 von rechts,

Fig. 6 eine Ansicht der Spritzgießeinheit gemäß Fig. 4 mit einem mit den Einspritzmotoren baugleichen Rotationsmotor.

Die Spritzgießeinheit dient zum Dosieren und Einspritzen von plastifiziertem Material wie z. B. Kunststoffen, pulverförmigen Massen und keramischen Massen in einen Formhohlraum 80 einer Form M, die mit einem Teil an einem stationären Formträger 35 einer Formschließeihheit befestigbar ist. Mit einer Düse D liegt die Spritzgießeinheit während des Einspritzens an der Form M an. Die Fig. 1 bis 3 zeigen den grundsätzlichen Aufbau der Spritzgieß­ einheit, wie er auch den weiteren Ausführungsformen zugrundeliegt.

Die Spritzgießeinheit besitzt einen Trägerblock 10′, über den die Spritzgießeinheit im wesentlichen auf einem Maschinengestell 81 abgestützt ist. Die Abstützung erfolgt unter Zwischenschaltung zweier Leisten 62′, die auf ihrer Oberseite Führungsschienen 19 tragen. Auf den Führungsschienen ist der Trägerblock 10′ auf Führungsschuhen 79 durch wenigstens einen Spindelantrieb A auf dem stationären Formträger 35 zu und von diesem weg bewegbar. Dennoch ist die gesamte Spritzgießeinheit mitsamt ihrer Abstützung losgelöst vom Maschinenfuß z. B. zum Einspritzen in die Trennebene als bauliche Einheit versetzbar oder verschwenkbar. Eine Spindel 31′ und eine Spindelmutter 78 der Spindelantriebe A sind gegeneinander beweglich, wobei die Spindelmutter mit dem axial verschieblichen Trägerblock 10′ und die Spindel 31′ mit dem stationären Formträger 35 drehfest verbindbar ist. Wenigstens ein Hohlwellenmotor 73 treibt die Spindelmutter 78 des Spindelantriebs A zum Anlegen der Düse D an die Form M gegebenenfalls über ein Planetengetriebe an.

Außer diesen Spindelantrieben sind wenigstens ein, vorzugsweise zwei weitere Spindelantriebe E vorgesehen, die als gegeneinander bewegliche Teile Spindeln 18′ und Muttern 11 aufweisen. Ein Teil dieser beiden Teile ist an der Einspritzbrücke 25′ und das andere am Trägerblock 10′ angeordnet. Bei Betätigung dieser Spindelantriebe E mittels der Einspritzmotoren 51′ bewegt sich die Einspritzbrücke gegenüber dem Trägerblock so, daß das Fördermittel 72 in einer Plastifiziereinheit 17 axial bewegt wird.

Die Plastifiziereinheit umfaßt einen Plastifizierzylinder 36, der auf der Vorderseite des Trägerblocks 10′ angeordnet ist. Wird als Fördermittel 72 eine Förderschnecke vorgesehen, so ist ferner ein Rotationsmotor 52′, 52′′ so angeordnet, daß er die Förderschnecke in der Spritzachse s-s antreibt. Wird lediglich ein Förderkolben vorgesehen, so durchdringt dieses Fördermittel zwar auch den Trägerblock 10′ und ist an der Einspritzbrücke 25′ gelagert, ein Rotationsmotor ist in diesem Fall jedoch nicht erforderlich.

Der Rotationsmotor 52′ wird zur Rotation des als Förderschnecke ausgebildeten Fördermittels 72 quer zur Spritzachse s-s, vorzugsweise nach oben ragend angeordnet, so daß sich eine Verkürzung der Spritzgießeinheit ergibt. Dadurch wird der Schwerpunkt der Spritzgießeinheit weiter in die Mitte verschoben. Über ein Getriebe 26′, vorzugsweise ein Kegelradgetriebe, läßt sich eine günstige Drehzahl/Drehmomentcharakteristik für das Fördermittel 72 erzielen.

In den Ausführungsbeispielen wird die Spindel des Spindelantriebs A zum Anlegen der Düse D als stabiles Führungselement durch die Spritzgießeinheit hindurch verlängert. Sie besitzt dort einen Führungsbereich 31a′. Dieser Führungsbereich dient zur Führung des Trägerblocks 10′ mittels Gleitlager 33a und ebenso der Einspritzbrücke 25′ mittels Gleitlager 33b. Gleichzeitig ist durch die Doppelfunktion der Spindel 31′ des Hohlwellenmotors 73 die beim Anlegen der Düse zu bewegende Masse verringert. Gemäß Fig. 2 und 3 sind die Führungsbereiche 31a′ in einer horizontalen Ebene symmetrisch zur Plastifiziereinheit 17 angeordnet. In Flügelbereichen 25c′ befinden sich die weiteren Spindelantriebe E und somit auch die Antriebsmotoren 51′. Auch diese sind symmetrisch zur Plastifiziereinheit, jedoch in einer Ebene angeordnet, die gegenüber der Horizontalen einen Winkel aufweist. Die Einspritzmotoren 51′ sind drehfest an der Einspritzbrücke 25′ angeordnet und rotieren die Spindeln 18′, die mit drehfest angeordneten Muttern 11 zusammenarbeiten, die in Flügelbereichen 10b′ des Trägerblocks 10′ angeordnet sind. Am Ende der Spindeln 18′ befinden sich Anschläge 63′. Jedem Einspritzmotor 51′ ist ein Planetengetriebe 51a′ zugeordnet. Während es in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 dadurch lediglich möglich ist, die Einspritzmotoren 51′ und den Rotationsmotor 52′ baugleich auszubilden, da die auftretenden Kräfte in grober Annäherung im Verhältnis 2 : 1 stehen, kann bei einer Anordnung des Rotationsmotors 52′ gemäß Fig. 6 als Getriebe ein Planetengetriebe 26′′ eingesetzt werden, das baugleich mit den Planetengetrieben 51a′ ist.

Die integrierten Planetengetriebe 26′′, 51a′, ermöglichen die Verwendung größerer Spindeln, was mit einer größeren Lebensdauer des Antriebs gleichzusetzen ist. Gleichzeitig läßt sich eine größere Steigung auf den Spindeln erzielen, so daß sich eine Optimierung dahingehend ergibt, daß sich das Drehmoment verhältnismäßig hoch ansetzen und gleichzeitig die Drehzahl reduzieren läßt. Auch dies trägt zur Erhöhung der Lebensdauer bei.

Der Trägerblock 10′ ist auf der Spindel 31′ bis zu einem Anschlag 32′ bewegbar. In ihrem vorderen Bereich ist die Spindel 31′ in einer Halteplatte 27 gehalten. Diese Halteplatte ist mit den Leisten 62′ verbunden. Um nun die Stabilität der gesamten Einheit weiter zu verbessern, wird in den beiden letzten Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 6 mit Leiste 62′ und Halteplatte 27 ein dreidimensionaler Rahmen dadurch gebildet, daß eine Abstützplatte 82 vorgesehen ist, die dann den Führungsbereich 31a′ der Spindel 31′ der Spindelantriebe A auch im hinteren Bereich abstützt. Dadurch wird eine stabile Lagerung erzielt, ein Abkippen der Spritzgießeinheit im hinteren Bereich vermieden und Schwingungen wirksam begegnet, die der Lebensdauer der gesamten Einheit entgegenwirken. Diese Stabilität ist beim Versetzen oder Verschwenken der Spritzgießeinheit z. B. zum Einspritzen in die Trennebene von Vorteil.

Austauschbare Zwischenstücke 13 sind zwischen dem einen Teil des Spindelantriebs A und dem Trägerblock 10′ oder zwischen diesem einen Teil und dem stationären Formträger 35 angeordnet. Sie liegen in der Achse a-a der Spindel 31′. Die Zwischenstücke 13 bilden zumindest Teile von Holmen, in die die Spindeln 31′ der Spindelantriebe A eintauchen oder die sie durchdringen. Die Zwischenstücke 13 können zugleich als Führung für die Plastifiziereinheit 17 dienen. Die Zwischenstücke werden bei der Auslieferung an den Kunden üblicherweise in der kürzesten Ausführungsform ausgeliefert. Ist es beim Kunden erforderlich, z. B. die Mischergebnisse′ oder die Qualität des zu plastifizierenden Materials zu verbessern, so kann ein längeres L/D-Verhältnis des Fördermittels 72 durch einen Austausch der Zwischenstücke 13 gegen längere oder durch ein Aneinanderreihen von Zwischenstücken 13 erreicht werden. Die Zwischenstücke können z. B. vom Hersteller bereits in einer Länge geliefert werden, die einem L/D-Verhältnis von 5 entspricht, so daß durch ein Aneinanderreihen von zwei Zwischenstücken das übliche L/D-Verhältnis von 20 auf 25 erhöht werden kann. Es ist möglich, die Zwischenstücke oder die Spindeln 31′ an einem Träger im Bereich des stationären Formträgers 35 zu lagern, der am stationären Formträger 35 seitlich oder nach oben verschiebbar ist, um dadurch die Spritzgießeinheit einem Linearanguß zugänglich zu machen, wie dies z. B. aus der DE-C 42 27 336 bekannt ist. Die Verbindung mit-dem stationären Formträger 35 in Richtung der Spritzachse s-s wird dadurch nicht aufgelöst.

Claims (9)

1. Spritzgießeinheit für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine zur Verarbeitung plastifizierbarer Massen mit

• - einer Plastifiziereinheit (17), die die plastifizierte Masse über eine Düse (D) in einer Spritzachse (s-s) einer Form (M) zuführt,
• - einem in der Plastifiziereinheit (17) aufnehmbaren Fördermittel (72) zum Fördern der plastifizierten Masse in die Form (M),
• - einem die Plastifiziereinheit (17) lösbar aufnehmenden Trägerblock (10′),
• - einem stationären Formträger (35) zur Aufnahme wenigstens eines Teils der Form (M),
• - wenigstens einem Spindelantrieb (A), der als gegeneinander bewegliche Teile eine Spindel (31′) und eine Spindelmutter (78) aufweist, wobei die Spindelmutter (78) mit dem Trägerblock (10′) und die Spindel (31′) drehfest mit dem stationären Formträger (35) verbindbar ist,
• - wenigstens einem Hohlwellenmotor (73), der die Spindel (31′) des Spindelantriebs (A) zum Anlegen der Düse (D) an die Form (M) antreibt,

dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Trägerblock (10′) an einem Führungsbereich (31a′) der Spindel (31′) geführt ist.

2. Spritzgießeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei symmetrisch zur Spritzachse angeordnete Spindelantriebe (A) je einen Hohlwellenmotor (73) vorzugsweise mit integriertem Planetengetriebe aufweisen.

3. Spritzgießeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Trägerblock (10′) durchdringende Führungsbereich (31a′) zugleich einer Einspritzbrücke (25′) zur Führung dient, an der das Fördermittel (72) gelagert ist und die mittels wenigstens eines weiteren Spindelantriebs (E) auf den Trägerblock (10′) zu und vom Trägerblock weg bewegbar ist zur Relativbewegung des Fördermittels (72) gegenüber der Plastifiziereinheit (17).

4. Spritzgießeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzbrücke (25′) einen Rotationsmotor (52′, 52′′) zur Rotation des als Förderschnecke ausgebildeten Fördermittels (72) trägt, der zumindest mit einem Einspritzmotor (51′) für die weiteren Spindelantriebe (E) und vorzugsweise auch hinsichtlich der zugehörigen Planetengetriebe (51a′, 26′′) baugleich ist.

5. Spritzgießeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerblock (10′) auf Leisten (62′) axial verschieblich abgestützt ist, mit denen eine Halteplatte (27) verbunden ist, die die Spindelantriebe (A) lagert.

6. Spritzgießeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (62′), die Halteplatte (27) und eine Abstützplatte (82) mit den an der Abstützplatte (82) abgestützten Führungs­ bereichen (31a′) der Spindeln (31′) einen Rahmen bilden.

7. Spritzgießeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß austauschbare Zwischenstücke (13) zwischen einem Teil des Spindelantriebs (A) und dem Trägerblock (10′) oder dem stationären Formträger (35) in der Achse (a-a) der Spindel (31, 31′) einfügbar sind.

8. Spritzgießeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke (13) zumindest Teile von Holmen bilden, in denen die Spindeln (31′) der Spindelantriebe (A) eintauchen.