DE19605747C2

DE19605747C2 - Antriebseinheit für Plastifizier- und Einspritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen

Info

Publication number: DE19605747C2
Application number: DE19605747A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Thoma; Ralph Dipl Ing Keitel; Horst Dr Ing Kalis
Original assignee: Ferromatik Milacron Maschinenbau GmbH
Current assignee: Ferromatik Milacron Maschinenbau GmbH
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2016-02-17
Also published as: DE19605747A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Plastifizier- und Einspritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine solche Antriebseinheit ist aus der DE 42 06 966 A1 bekannt. Weitere derartige Antriebseinheiten sind beispielsweise in der DE 195 14 346 C1 offenbart. Diese Antriebe weisen - wie dort im Detail beschrie ben ist - insbesondere den Vorteil auf, daß sie neben einer sehr kompakten Bauweise einen vollelektrischen Betrieb gestat ten, der gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Antrieben den vollständigen Verzicht auf die Ver wendung von unter Hochdruck stehender Hydraulikflüssigkeit an einer Kunststoff-Spritzgießmaschine zuläßt. Damit entfallen einerseits erhebliche Gefährdungspotentiale für die Umwelt sowohl bei Leckagen von die Hydraulikflüssigkeit führenden Schläuchen oder sonstigen Leitungen an der Kunststoff-Spritz gießmaschine als auch bei der endgültigen Entsorgung der nicht unerheblichen Mengen verbrauchter Hydraulikflüssigkeit und an dererseits auch die Gefährdung der Maschine selbst oder des Be dienungspersonals hinsichtlich mechanischer bzw. körperlicher Schäden durch die vorgenannten Leckagen, insbesondere wenn diese in Form platzender Hochdruckleitungen oder -schlauchver bindungen für die Hydraulikflüssigkeit auftreten. Darüber hin aus lassen sich elektrische Antriebe, insbesondere bei Verwen dung in Form von Servomotoren, mit geringerem Aufwand deutlich exakter steuern als die vorgenannten hydraulischen Antriebe - wie ebenfalls im einzelnen der vorstehend zitierten Druck schrift zu entnehmen ist.

Bei der Steuerung der in Rede stehenden Antriebe - die jeweils einen separaten Elektromotor und ein diesem zugehöriges Ge triebe oder auch zwei parallel angeordnete, separat steuerbare Getriebe, die einem gemeinsamen Elektromotor nachgeschaltet sind, umfassen - ist allerdings zu berücksichtigen, daß Rotati ons- und Axialverschiebungsantrieb im vorliegenden Fall nicht vollkommen unabhängig voneinander steuerbar sind, sondern daß die normalerweise relativ zum Plastifizier- und Einspritzzylin der ortsfest angeordnete Spindelmutter des Axialverschiebungs antriebes bei einer Betätigung des Rotationsantriebes nur dann keine gleichzeitige Axialverschiebung der Antriebswelle und da mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke aufgrund von deren Rotation zuläßt, wenn sie von ihrem zugehörigen Elektromotor und Getriebe mit identischer Drehzahl und Drehrichtung wie die Antriebswelle in Rotation versetzt wird. Dabei ist das Gewinde des Spindeltriebs üblicherweise so gestaltet, daß die für die Plastifizierung erforderliche Rotation der Antriebswelle bei nicht rotierender Spindelmutter eine gleichzeitige Rückwärtsbe wegung der Plastifizier- und Einspritzschnecke in Richtung auf ihr dem Formwerkzeug abgekehrtes Ende verursacht. Bei ruhendem Rotationsantrieb kann eine Axialverschiebung der Antriebswelle in die eine oder andere Richtung allerdings allein durch eine rechts- oder linkslaufende Rotation der Spindelmutter des Axialverschiebungsantriebs bewirkt werden.

Die vorgenannten Zusammenhänge gestatten dann beispielsweise, mittels einer vorgegebenen Drehzahleinstellung der Spindelmut ter des Axialverschiebungsantriebes, die zwischen der Drehzahl der Antriebswelle während des Plastifizierens und dem Ruhezu stand liegt und die gleiche Drehrichtung wie diejenige der An triebswelle aufweist, im Schneckenvorraum der Plastifizier- und Einspritzschnecke während des Plastifizierens einen einstellba ren Staudruck zu erzeugen. Von daher wäre es wünschenswert, beide in Rede stehenden Antriebe einer Plastifizier- und Ein spritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgießmaschine auch gleich zeitig zur Erzeugung des erforderlichen Einspritzdruckes bzw. der Einspritzgeschwindigkeit heranziehen zu können. Das bedingt jedoch zunächst, den Rotationsantrieb so auszulegen, daß er die Antriebswelle nicht nur in die für die Plastifizierung erfor derliche Drehrichtung bewegt, sondern fakultativ auch in die entgegengesetzte Drehrichtung. Dies führt aber dazu, daß auf grund der dann der für die Plastifizierung erforderlichen Rota tion der Plastifizier- und Einspritzschnecke entgegengesetzten Rotation dieser Schnecke während der gleichzeitigen Axialver schiebung der Plastifizier- und Einspritzschnecke in Richtung auf das Formwerkzeug einerseits merkliche Funktionsstörungen der üblicherweise an der Schneckenspitze installierten Rück stromsperre und andererseits eine nicht unerhebliche Verminde rung der über jeden vollständigen Spritzgießzyklus gemittelten Plastifizierleistung zu erwarten sind.

Bei einer in der DE 42 06 966 A1 offenbarten Plastifizier- und Einspritzeinheit einschließlich der zugehörigen Antriebseinheit werden die letztgenannten Nachteile für den hier vorliegenden Spezialfall der Herstellung von nur geringe Mengen von Kunst stoffschmelze erfordernden Teilbereichen von Lebensmittelver packungen zwar vermieden, dafür werden aber eine Reihe anderer üblicher Anforderungen an Spritzgießmaschinen für beliebige Einsatzzwecke, insbesondere auch solche zur Herstellung groß volumigerer Kunststoffartikel, unberücksichtigt gelassen.

Die Antriebseinheit der vorgenannten Plastifizier- und Ein spritzeinheit weist von vornherein nur einen einzigen elektri schen Antriebsmotor auf, der über einen Zahnriemen allein auf einen drehfest mit einer die Plastifizier- und Einspritz schnecke an deren der Spritzgießform abgewandten Ende einstüc kig oder mittels kraftschlüssiger Verbindung verlängernden Antriebswelle gekoppelten und relativ zum Plastifizier- und Einspritzzylinder bzw. dem auch diesen tragenden Maschinenrah men ortsfesten Rotationsantrieb in Form einer Riemenscheibe wirkt, die eine mit Längsnuten versehene zentrale Bohrung auf weist und mit dieser einen ebenfalls mit Längsnuten versehenen Abschnitt der vorgenannten Antriebswelle umfaßt. Der mit Längs nuten versehene Abschnitt ist dabei mindestens so lang wie der maximal mögliche Verschiebungsweg der Plastifizier- und Ein spritzschnecke im Plastifizier- und Einspritzzylinder und gestattet eine hin- und hergleitende Bewegung der Antriebs welle in der Riemenscheibe parallel zu deren Drehachse. Auf der Antriebswelle befindet sich außerdem, und zwar auf ihrem der Plastifizier- und Einspritzschnecke relativ zur Riemenscheibe abgekehrten Ende ein mit einem Schraubengewinde versehener Abschnitt, der zumindest teilweise von einer gegenüber dem Maschinenrahmen axial unverschieblichen, aber drehbar um die gemeinsame Drehachse mit der Antriebswelle gelagerten, mittels einer Klauenkupplung willkürlich mit dem Maschinenrahmen zu einer starr verbundenen Einheit ver- und entriegelbaren Schnec kenmutter, vorzugsweise in Form einer Kugelrollspindel, umgeben ist. Das der Plastifizier- und Einspritzschnecke abgekehrte Ende der Antriebswelle steht über eine Drehkupplung gegen ein Federglied, vorzugsweise einen Druckluftzylinder, an und betä tigt außerdem einen Positionsschalter zur Steuerung des Antriebsmotors und der Klauenkupplung.

Das Schraubengewinde der vorgenannten Antriebswelle ist so aus gelegt, daß die Plastifizier- und Einspritzschnecke bei verrie gelter Schneckenmutter und der für die Plastifizierung des Kunststoffmaterials erforderlichen Rotationsrichtung der Antriebswelle in Richtung auf die Spritzgießform bewegt wird, d. h. den Einspritzvorgang durchführt. Demzufolge erfolgt das Plastifizieren des Kunststoffmaterials nur bei entriegelter Schneckenmutter, d. h. bei freilaufender und keine Axialbewe gung verursachender Schneckenmutter. Das Zurückdrängen der Pla stifizier- und Einspritzschnecke in ihre Ausgangsstellung für das Spritzgießen erfolgt allein durch den im Schneckenvorraum durch die gegen den vom vorgenannten Federglied verursachten Staudruck erfolgende Füllung mit Kunststoffschmelze entstehen den Innendruck. Damit lassen sich die obengenannten Nachteile der Funktionsstörungen an der Rückstromsperre und der Verminde rung der gemittelten Plastifizierleistung bei jeweils kleinen mengen zu verarbeitenden Kunststoffmaterials tatsächlich ver meiden. Bei allen Spritzgießmaschinen höherer Leistung ist es jedoch unbedingt erforderlich, die Rückwärtsbewegung der Pla stifizier- und Einspritzschnecke in die Ausgangsstellung für das Spritzgießen und damit den im Schneckenvorraum herrschenden Staudruck während der Plastifizierphase eindeutig zu regeln, was über ein einfaches Federglied bei größeren Weglängen der Rückwärtsbewegung der Plastifizier- und Einspritzschnecke schon deswegen nicht funktioniert, weil dieses ohne zusätzlichen Auf wand mit zunehmender Weglänge die von ihm ausgeübte Druckkraft in nichtlinearer Weise ändert. Andererseits ist es bei den vor genannten Spritzgießmaschinen höherer Leistung gerade nicht erstrebenswert, einen leistungsstarken und damit meist größeren und schwereren Antriebsmotor sowohl für die Durchführung der Rotations- als auch der Axialbewegung der Plastifizier- und Einspritzschnecke zu verwenden, sondern statt dessen besser zwei kleinere, separat regelbare Antriebsmotoren.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für Plastifizier- und Einspritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen zur Verfügung zu stellen, bei der sowohl der Axialverschiebungsantrieb als auch der Rota tionsantrieb die Einspritzbewegung der Plastifizier- und Ein spritzschnecke bewirken, ohne daß dabei nachteilige Funktions verluste an anderen Bestandteilen der Plastifizier- und Ein spritzeinheit oder in anderen Arbeitsphasen jedes einzelnen Spritzgießzyklus - insbesondere Fehlfunktionen der Rückstrom sperre oder Verluste an der Plastifizierleistung - hervorgeru fen werden.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der Rota tionsantrieb rechts- und linkslaufend betätigbar und zwischen Antriebswelle und Plastifizier- und Einspritzschnecke eine lös bare Kupplung bekannter Art angeordnet ist, die derart schalt bar ist, daß nur während der für die Plastifizierung erforder lichen Rotation eine bezüglich dieser Rotation kraftschlüssige Kopplung zwischen Rotationsantrieb und Plastifizier- und Ein spritzschnecke hergestellt wird, bei entgegengesetzter Rotation des Rotationsantriebes dieser und die Plastifizier- und Ein spritzschnecke jedoch rotatorisch voneinander entkoppelt sind, weil mit einer solchen Anordnung einerseits sowohl der Axial verschiebungsantrieb als auch der Rotationsantrieb gleichzei tig, aber mit entgegengesetzter Drehrichtung derart auf die An triebswelle einwirken können, daß diese und damit auch die Pla stifizier- und Einspritzschnecke von beiden gemeinsam mit dem vorgesehenen Einspritzdruck bzw. der vorgesehenen Einspritzge schwindigkeit in Richtung auf das Formwerkzeug verschoben wird, und andererseits die Plastifizier- und Einspritzschnecke wäh rend dieses Vorschubs im Plastifizier- und Einspritzzylinder keine Rotation ausführt, die das Durchlaßvermögen der Rück stromsperre und/oder die Plastifizierleistung der Plastifizier- und Einspritzeinheit nachteilig - und vorzugsweise in unkon trollierbarer Weise - beeinflußt. Dabei erlaubt diese Anordnung vorteilhafterweise außerdem, beide vorgenannten Antriebseinhei ten jeweils für eine geringere Maximalleistung auszulegen und damit auch mit einem geringeren Kostenaufwand zu installieren und zu betreiben als in dem Fall, daß jeder Antrieb einmal nur für das Plastifizieren und zum anderen nur für das Einspritzen bzw. Zurückfahren der Plastifizier- und Einspritzschnecke vor gesehen ist. Darüber hinaus erfordert der Einbau einer lösbaren Kupplung bekannter Art zwischen Antriebswelle und Plastifizier- und Einspritzschnecke vorteilhafterweise nur einen geringen zu sätzlichen Raum- und Kostenbedarf sowohl bei der Installation als auch im Betrieb, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn als Kupplung ein Freilauf bekannter Art verwendet wird, der während der Plastifizierung in seiner Sperrstellung ro tiert.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ist außerdem als Vorteil anzusehen, daß der Spindeltrieb aus einer einen Abschnitt der Antriebswelle bildenden Kugelgewinde spindel und einer diese auf einem Teilabschnitt ihrer Längsaus dehnung zentrisch umgreifende Kugelgewindemutter besteht, wobei letztere relativ zum Plastifizier- und Einspritzzylinder orts fest angeordnet und von einem separat steuerbaren Elektromotor über ein Zahnradgetriebe oder über einen Zahnriemenantrieb in Rotation versetzbar ist, da dies eine bekannte und erprobte Me thode ist, die für die Axialverschiebungen der Antriebswelle durch einen Spindeltrieb erforderlichen Drehmomente von der elektromotorisch angetriebenen Spindelmutter hier einer Ku gelspindelmutter - auf die zugehörige Spindel hier eine Ku gelspindel - spielfrei und mit einem Minimum an Verlustleistung zu übertragen und außerdem eine maximale Standzeit des Spindel triebes zu erzielen.

Als vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Antriebsein heit erweist sich auch eine solche, bei der der Rotationsan trieb aus einer von einem ebenfalls separat steuerbaren Elek tromotor über ein Zahnradgetriebe oder über einen Zahnriemenan trieb betätigten, rotierbar gelagerten Hülse und einem von die ser zumindest auf einer Teillänge zentrisch umgriffenen weite ren Abschnitt der Antriebswelle besteht, wobei die Innenwand der Hülse und der vorgenannte Abschnitt der Antriebswelle mit ineinandergreifenden komplementären Längsnuten in axialer Rich tung der Antriebswelle versehen sind, die auf der Antriebswelle mindestens die Länge des maximalen axialen Verschiebungsweges der Plastifizier- und Einspritzschnecke im Plastifizier- und Einspritzzylinder aufweisen, da mit einer solchen Anordnung bei einem Minimum an Raumbedarf, Bauelementen und Kostenaufwand aufgrund langjähriger Erfahrungen eine sichere Übertragung ei nes Drehmomentes von einer elektromotorisch angetriebenen Hülse auf einen mit Längsnuten versehenen und in der Hülse axial ver schiebbaren Abschnitt einer Welle, insbesondere einer Antriebs welle, gewährleistet wird - insbesondere unabhängig davon, in welcher axialen Position sich dieser Abschnitt relativ zur Hülse befindet.

Als weitere alternative Ausführungsform sieht die Erfindung ge mäß Patentanspruch 4 bzw. Patentanspruch 6 vor, daß die Spindel auch direkt über sogenannte Hohlwellenmotore angetrieben werden kann. In einem solchen Fall befindet sich dann die Kugelgewin demutter für den Spritzvorgang bzw. die Antriebshülse für den Plastifiziervorgang im Inneren eines Hohlwellenmotors. Dies hat den Vorteil, daß man Motoren mit relativ niedriger Drehzahl aber hohem Drehmoment einsetzen kann, wobei durch die Geschwin digkeitserhöhung bei Drehung beider Antriebe trotzdem akzep table Einspritzgeschwindigkeiten erreicht werden.

Obwohl die Erfindung im vorgenannten Fall anhand des Einsatzes einer Kugelgewindespindel erläutert worden ist, kann statt der Kugelgewindespindel selbstverständlich auch ein Rollengewinde trieb oder eine Trapezgewindespindel verwendet werden. Das gilt ebenfalls für die Drehmomenteinleitung beim Plastifizieren.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Seitenansicht einer Plastifizier- und Einspritzein heit als Teil einer Kunststoff-Spritzgießmaschine in schematischer Darstellung.

Fig. 2: Längsschnitt durch eine Antriebseinheit einer Plasti fizier- und Einspritzeinheit einer Kunststoff-Spritz gießmaschine in schematischer Darstellung - teilweise durchbrochen.

Die Fig. 1 zeigt zunächst einen Maschinenrahmen 1, auf dem eine ortsfest und kraftschlüssig montierte Formaufspannplatte 2 als Teil einer hier nicht explizit dargestellten Formschließeinheit und ein eine Plastifizier- und Einspritzeinheit 3 tragender, auf dem Maschinenrahmen 1 verfahrbarer Schlitten 4 angeordnet sind. Der Schlitten 4 trägt im einzelnen mittels einer Abstüt zung 5 einen hier durch eine nicht sichtbare Öffnung in der Formaufspannplatte 2 an das nicht explizit dargestellte Form werkzeug angelegten Plastifizier- und Einspritzzylinder 6, der in seinem Inneren mit einer Plastifizier- und Einspritzschnecke 7 bekannter Art - von der hier nur ihr aus dem dem Formwerkzeug abgekehrten Ende des Plastifizier- und Einspritzzylinders 6 herausgeführter Endbereich sichtbar ist - versehen ist und über eine hier als Einfülltrichter 8 dargestellte Beschickungsvor richtung mit Kunststoff-Rohmaterial beaufschlagt wird, sowie eine sowohl einen im weiteren an Hand der Fig. 2 im Detail be schriebenen Axialverschiebungsantrieb als auch einen ebenfalls dort beschriebenen Rotationsantrieb enthaltende Antriebseinheit 9, deren vorgenannte Teilantriebe beide auf eine einzige, in Richtung auf die Plastifizier- und Einspritzschnecke 7 aus der Antriebseinheit 9 herausführende Antriebswelle 10 einwirken. Die Achse der Antriebswelle 10 fluchtet mit der Achse der Pla stifizier- und Einspritzschnecke 7, wobei die beiden einander zugewandten Enden der Antriebswelle 10 und der Plastifizier- und Einspritzschnecke 7 mittels einer lösbaren Kupplung 11 be kannter Art, vorzugsweise einem Freilauf 12 bekannter Art, der art gekoppelt sind, daß die Antriebswelle 10 und die Plastifi zier- und Einspritzschnecke 7 bezüglich jeglicher Axialver schiebung ständig kraftschlüssig miteinander verbunden sind, bezüglich jeglicher Rotationsbewegung jedoch nur dann, wenn die Antriebswelle 10 in die für die Plastifizierung erforderliche Drehrichtung in Rotation versetzt wird. Bei der Rotation der Antriebswelle 10 in die entgegengesetzte Drehrichtung sind An triebswelle 10 und Plastifizier- und Einspritzschnecke 7 rotatorisch voneinander entkoppelt.

Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 ange zeigte Antriebseinheit 9 einschließlich des aus dieser An triebseinheit 9 herausführenden Endbereiches der Antriebswelle 10, der daran anschließenden lösbaren Kupplung 11 in Form eines Freilaufes 12 sowie eines Teilbereiches des dem Formwerkzeug abgewandten und ebenfalls mit dem Freilauf 12 gekoppelten Endes der Plastifizier- und Einspritzschnecke 7. Die Antriebseinheit 9 setzt sich neben der bereits erwähnten Antriebswelle 10 ein schließlich des Freilaufes 12 aus einem Axialverschiebungsan trieb 20 und einem Rotationsantrieb 21 zusammen, die gemeinsam in einem Gehäuse 22 angeordnet sind.

Der Axialverschiebungsantrieb 20 besteht dabei aus einer einen Abschnitt 23 der Antriebswelle 10 bildenden Kugelgewindespindel 24 bekannter Art und einer diese auf einem Teilabschnitt ihrer Längsausdehnung zentrisch und einschließlich der Kugeln 25 formschlüssig umgreifenden Kugelgewindemutter 26 ebenfalls be kannter Art, wobei letztere einerseits einen Kugelrücklauf 27 enthält und andererseits zur Schaffung des erforderlichen Bewe gungsfreiraumes der Kugelgewindespindel 24 für deren axiale Verschiebung in Richtung auf das Formwerkzeug oder von diesem zurück mit weiteren hülsenartigen Ergänzungselementen 28, 29 mittels kraftschlüssiger Verbindungen, die hier symbolisch als Bolzen 30 dargestellt sind, zu einem gemeinsam über Lagerringe 31 im Gehäuse 22 drehbar gehaltenen Rotationskörper ausgebildet ist. Die Rotation dieses Körpers wird im hier dargestellten Fall von einem am Gehäuse 22 angeflanschten Elektromotor 32, beispielsweise einem geeigneten Servomotor bekannter Art, über eine Zahnriemenanordnung 33 verursacht, die das Drehmoment des Elektromotors 32 auf eine mittels weiterer kraftschlüssiger Verbindungen in Form von Bolzen 34 an das hülsenartige Ergän zungselement 28 angeflanschte Zahnriemenscheibe 35 überträgt. Dabei ist die Verwendung einer Zahnriemenanordnung 33 an dieser Stelle keineswegs zwangsläufig, sondern stellt nur eine der be kannten Möglichkeiten zur Übertragung des Drehmoments eines Elektromotors 32 auf eine Kugelgewindemutter 26 eines Spindel triebs dar. Eine andere Möglichkeit einer derartigen Drehmo mentübertragung ist im weiteren im Zusammenhang mit der Erläu terung des Rotationsantriebes 21 dargestellt, wobei auch diese ohne Schwierigkeiten durch jede andere entsprechende Anordnung bekannter Art ersetzbar ist. Die Darstellung zweier unter schiedlicher Drehmoment-Übertragungseinrichtungen in der vor liegenden Fig. 2 ist dabei rein willkürlich - nicht zwangsläu fig - und hier nur deshalb erfolgt, um in einer einzigen Abbil dung die Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der in Rede ste henden Drehmomentübertragungen zu verdeutlichen.

Der vorbeschriebene Axialverschiebungsantrieb 20 bewirkt, daß bei rotationsmäßig ruhender Antriebswelle 10 bzw. deren Ab schnitt 23 und rotierender Kugelgewindemutter 26 oder bei fest gehaltener Kugelgewindemutter 26 und rotierender Antriebswelle 10 bzw. deren Abschnitt 23 oder bei einer Kombination sowohl einer Rotation der Kugelgewindemutter 26 als auch einer Rota tion der Antriebswelle 10 bzw. deren Abschnitt 23 je nach Dreh sinn der Rotation(en) eine Axialverschiebung der Antriebswelle 10 in Richtung auf das Formwerkzeug oder von diesem zurück auf tritt. Dabei ist die vorgenannte Kopplung von Rotation(en) und Axialverschiebung bei Plastifizier- und Einspritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen normalerweise so eingerichtet, daß die durch den weiter unten noch zu beschreibenden Rotati onsantrieb 21 verursachte Rotation zur Durchführung der Plasti fizierung des Kunststoff-Rohmaterials gleichzeitig eine Axialverschiebung der Antriebswelle 10 in Richtung auf das dem Formwerkzeug abgekehrte Ende der Antriebseinheit 9 - wie im vorliegenden Fall dargestellt - bewirkt, eine entgegengesetzte Rotation dagegen auch die entgegengesetzte Axialverschiebung.

Der Rotationsantrieb 21 besteht im vorliegenden Fall aus einer mittels weiterer Lagerringe 36 im Gehäuse 22 drehbar gelagerten Hülse 37 und einem zentrisch von dieser umgriffenen weiteren Abschnitt 38 der Antriebswelle 10, wobei sowohl die Innenwand der Hülse 37 als auch der Abschnitt 38 der Antriebswelle 10 mit ineinandergreifenden komplementären Längsnuten 39 in axialer Richtung des Abschnitts 38 der Antriebswelle 10 versehen sind, die auf diesem Abschnitt 38 mindestens die Länge des maximalen axialen Verschiebungsweges der Plastifizier- und Einspritz schnecke 7 im Plastifizier- und Einspritzzylinder 6 aufweisen. Der Abschnitt 38 der Antriebswelle 10 ragt im dargestellten Fall mit einem axialen zapfenartigen Vorsprung 40 in eine ent sprechende axiale Ausnehmung im Abschnitt 23 der Antriebswelle 10, wo er mit diesem kraftschlüssig verbunden ist. Eine solche kraftschlüssige Verbindung zwischen den Abschnitten 23 und 38 der Antriebswelle 10 kann selbstverständlich auch mit jeder an deren einschlägigen Methode bekannter Art verifiziert werden, beispielsweise mittels einer Flanschverbindung beider in Rede stehender Abschnitte 23, 38. Die Rotationsbewegung des Rotati onsantriebes 21 wird in der vorliegenden Darstellung von einem am Gehäuse 22 angeflanschten Elektromotor 41, beispielsweise einem Servomotor, über ein Zahnradgetriebe 42 verursacht, das seinerseits mit einem an der Außenseite der Hülse 37 ausgebil deten Zahnkranz 43 kämmt. Bezüglich der Zwangsläufigkeit der Verwendung eines solchen Zahnradgetriebes 42 wurde bereits oben ausführlich auf mögliche andere Wege von Drehmomentübertragun gen eingegangen. Der Rotationsantrieb 21 als Ganzes bewirkt stets nur eine reine Rotation der Antriebswelle 10 in Abhängig keit von der Drehrichtung des Elektromotors 41 und/oder des Zahnradgetriebes 42. Eine gleichzeitige Axialverschiebung der Antriebswelle 10 aufgrund einer Rotation des Rotationsantriebes 21 wird allein durch die Konstruktion des Axialverschiebungsan triebes 20 bewirkt.

Um jedoch im Falle des Einspritzvorganges einerseits die über den Axialverschiebungsantrieb 20 mögliche Umwandlung einer vom Rotationsantrieb 21 verursachten Rotation der Antriebswelle 10 in eine zusätzliche Axialverschiebungsbewegung und damit eine Erhöhung des Einspritzdruckes bzw. der Einspritzgeschwindigkeit der Plastifizier- und Einspritzschnecke 7 ausnutzen zu können und andererseits eine gleichzeitige unerwünschte Rotation der Plastifizier- und Einspritzschnecke 7 während des Einspritzvor ganges zu vermeiden, weist die vorliegende Antriebseinheit 9 eine zwischen Antriebswelle 10 und Plastifizier- und Einspritz schnecke 7 angeordnete zusätzliche lösbare Kupplung 11 auf, die eine Rotationsbewegung der Antriebswelle 10 nur dann auf die Plastifizier- und Einspritzschnecke 7 überträgt, wenn die An triebswelle 10 in der für die Plastifizierung erforderlichen Drehrichtung bei gleichzeitigem Rücklauf vom Formwerkzeug ro tiert. Bei entgegengesetzter Drehrichtung einer gleichzeitigen Axialverschiebung der Antriebswelle 10 in Richtung auf das Formwerkzeug blockiert die lösbare Kupplung 11 dagegen die Übertragung der Rotationsbewegung auf die Plastifizier- und Einspritzschnecke 7. Eine Axialverschiebung wird jedoch stets übertragen. Als lösbare Kupplung 11 kann in diesem Fall bei spielsweise ein Freilauf 12 dienen, der - wie hier dargestellt - mittels eines Übergriffs 44 und Lagerringen 45 zwar jede Axi alverschiebung, mittels Klemmrollen 46 aber nur eine vorgege bene Drehrichtung überträgt, die entgegengesetzte Drehrichtung jedoch nicht. Selbstverständlich kann der dargestellte Freilauf auch durch jedes gleichwirkende Mittel ersetzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Maschinenrahmen

2

feststehende Formaufspannplatte

3

Plastifizier- und Einspritzeinheit

4

Schlitten

5

Abstützung

6

Plastifizier- und Einspritzzylinder

7

Plastifizier- und Einspritzschnecke

8

Einfülltrichter

9

Antriebseinheit

10

Antriebswelle

11

lösbare Kupplung

12

Freilauf

20

Axialverschiebungsantrieb

21

Rotationsantrieb

22

Gehäuse

23, 38

Abschnitte der Antriebswelle

24

Kugelgewindespindel

25

Kugeln

26

Kugelgewindemutter

27

Kugelrücklauf

28, 29

hülsenartige Ergänzungselemente

30, 34

Bolzen

31, 36, 45

Lagerringe

32, 41

Elektromotoren

33

Zahnriemenanordnung

35

Zahnriemenscheibe

37

drehbare Hülse

39

Längsnuten

40

axialer zapfenartiger Vorsprung

42

Zahnradgetriebe

43

Zahnkranz

44

Übergriff

46

Klemmrollen

Claims

1. Antriebseinheit für Plastifizier- und Einspritzeinheiten von Kunststoff-Spritzgießmaschinen mit einem auf die die Plastifizier- und Einspritzschnecke an ihrem dem Formwerk zeug abgewandten Ende in axialer Richtung verlängernde An triebswelle einwirkenden Rotationsantrieb und einem auf dieselbe Antriebswelle einwirkenden Axialverschiebungsan trieb, wobei beide Antriebe elektrisch betrieben und ge steuert werden und der Axialverschiebungsantrieb als Spin deltrieb ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsantrieb (21) rechts- und linkslaufend be tätigbar und zwischen Antriebswelle (10) und Plastifizier- und Einspritzschnecke (7) eine lösbare Kupplung (11) be kannter Art angeordnet ist, die derart schaltbar ist, daß nur während der für die Plastifizierung erforderlichen Rotation eine bezüglich dieser Rotation kraftschlüssige Kopplung zwischen Rotationsantrieb (21) und Plastifizier- und Einspritzschnecke (7) hergestellt wird, bei entgegen gesetzter Rotation des Rotationsantriebes (21) dieser und die Plastifizier- und Einspritzschnecke (7) jedoch rota torisch voneinander entkoppelt sind.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplung (11) ein Freilauf (12) bekannter Art ver wendet wird, der während der Plastifizierung in seiner Sperrstellung rotiert.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb aus einer einen Abschnitt (23) der Antriebswelle (10) bildenden Kugelgewindespindel (24) und einer diese auf einem Teilabschnitt ihrer Längsausdehnung zentrisch umgreifende Kugelgewindemutter (26) besteht, wo bei letztere relativ zum Plastifizier- und Einspritzzy linder (6) ortsfest angeordnet und von einem separat steu erbaren Elektromotor (32) über ein Zahnradgetriebe oder über einen Zahnriemenantrieb (33) in Rotation versetzbar ist.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb aus einer einen Abschnitt (23) der Antriebswelle (10) bildenden Kugelgewindespindel (24) und einer diese auf einem Teilabschnitt ihrer Längsausdehnung zentrisch umgreifende Kugelgewindemutter (26) besteht, wo bei letztere relativ zum Plastifizier- und Einspritzzy linder (6) ortsfest angeordnet und von einem separat steu erbaren Hohlwellenmotor direkt antreibbar ist, wobei die Kugelgewindemutter (26) im Innern des Hohlwellenmotors an geordnet ist.

5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsantrieb (21) aus einer von einem eben falls separat steuerbaren Elektromotor (41) über ein Zahn radgetriebe (42) oder über einen Zahnriemenantrieb betä tigten, rotierbar gelagerten Hülse (37) und einem von die ser zumindest auf einer Teillänge zentrisch umgriffenen weiteren Abschnitt (38) der Antriebswelle (10) besteht, wobei die Innenwand der Hülse (37) und der vorgenannte Ab schnitt (38) der Antriebswelle (10) mit ineinan dergreifenden komplementären Längsnuten (39) in axialer Richtung der Antriebswelle (10) versehen sind, die auf der Antriebswelle mindestens die Länge des maximalen axialen Verschiebungsweges der Plastifizier- und Einspritzschnecke (7) im Plastifizier- und Einspritzzylinder (6) aufweisen.

6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsantrieb (21) aus einer von einem eben falls separat steuerbaren Hohlwellenmotor direkt betätig ten, rotierbar im Hohlwellenmotor gelagerten Hülse (37) und einem von dieser zumindest auf einer Teillänge zen trisch umgriffenen weiteren Abschnitt (38) der Antriebs welle (10) besteht, wobei die Innenwand der Hülse (37) und der vorgenannte Abschnitt (38) der Antriebswelle (10) mit ineinander greifenden komplementären Längsnuten (39) in axialer Richtung der Antriebswelle (10) versehen sind, die auf der Antriebswelle mindestens die Länge des maximalen axialen Verschiebungsweges der Plastifizier- und Ein spritzschnecke (7) im Plastifizier- und Einspritzzylinder (6) aufweisen.