DE19702889C2 - Antriebseinrichtung für einen Schließmechanismus und/oder eine Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für einen Schließmechanismus und/oder eine Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine mit mindestens einem Elektromotor und mechanischen Antriebsmitteln, wobei die Bewegung der bewegbaren Formaufspannplatte des Schließmechanismus vorzugsweise über einen Kniehebelmechanismus erfolgt und zwischen dem Elektromotor und dem angetriebenen Funktionsteil der Spritzgießmaschine ein Getriebe angeordnet ist.

Der Kniehebelmechanismus stützt sich auf einer Stirnplatte ab, die zum Einstellen der Formhöhe verschiebbar ist.

Aus der EP 0 164 419 B1 ist eine Formschließvorrichtung bekannt, bei der ein Kniehebelmechanismus über eine Gewindespindel von einem Servomotor beaufschlagt wird. Da die zulässigen Umfangsgeschwindigkeiten der Gewindespindel relativ niedrig sind, ist die Schließ- und Öffnungsbewegung der beweglichen Formaufspannplatte langsam. In der AT- PS 399 842 B wird ein Kniehebelmechanismus beschrieben, bei dem der Kniehebel mit einem Kurbeltrieb angetrieben wird, der durch einen Elektromotor betätigt wird. Nachteilig bei diesem einfachen Kurbeltrieb sind die auftretenden Normalkräfte auf die Kreuzkopfführung und die großen Kurbelabmessungen bei erforderlichen großen Kreuzkopfwegen. Dadurch wird der wirtschaftliche Aufbau des Schließsystems erschwert.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung für einen Schließmechanismus und/oder eine Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine der beschriebenen Art zu verbessern, so daß auch große Schließ- und Einspritzkräfte und lange Schließ- und Einspritzhübe wirtschaftlich ausführbar sind.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Elektromotor und dem angetriebenen Funktionsteil der Spritzgießmaschine ein an sich bekanntes Kurbelschleifgetriebe oder Kreuzschleifengetriebe angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Schließeinrichtung mit Doppelkniehebel und Kurbelschleife;

die Fig. 2 und 3 zeigen die Seitenansicht einer Schließeinheit mit einem Kreuzschleifengetriebe;

die Fig. 4, 5 und 6 zeigen ein Schließsystem mit einem doppelten Einfachkniehebel;

die Fig. 7 und 8 zeigen ein Kreuzschleifengetriebe als Antrieb für die lineare Einspritzbewegung der Schnecke einer Einspritzeinheit;

die Fig. 9 zeigt schematisch den Schnitt durch ein Kreuzschleifengetriebe, das mit zwei Motoren angetrieben wird;

die Fig. 10 zeigt die Seitenansicht dazu; und

die Fig. 11 zeigt schematisch ein Kreuzschleifengetriebe, bei dem die zwei Kurbelarme über ein Kegelrad angetrieben werden.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Schließeinheit mit einem C-Rahmen 1 dargestellt, der die ortsfeste Formaufspannplatte 2 mit der fest mit dem C-Rahmen 1 verbundenen Rahmenplatte 5 verbindet. Die Stirnplatte 4 ist über vier Gewindespindeln 18 mit der Rahmenplatte 5 verbunden und kann mit den Verstellmuttern 17 um die Formhöhendifferenz verschoben werden. Die Stirnplatte 4 und die bewegbare Formaufspannplatte 3 sind durch einen Kniehebelmechanismus verbunden, der durch die Kniehebel 7, 8 und 7', 8' gebildet wird. Die Kniehbelpaare 7, 8, 7', 8' werden durch den Kreuzkopf 10 und die Laschen 9, 9' verbunden.

Am Kreuzkopf 10 greift die Schubstange 11 an. Diese ist in der Stirnplatte 4 und durch das Gleitstück 13 geführt. Sie macht daher eine lineare Bewegung in der Maschinenachse. An der Stirnplatte 4 ist das Kurbelschleifengetriebe 20 befestigt. Durch einen Elektromotor 15 mit nachgeschaltetem Getriebe wird über einen Zahnriemen 14 der Kurbelarm 12 gedreht, der über den Gleitstein 21 und den Schwingarm 19 die Schubstange 11 verschiebt. Die Ausgleichslasche 16 ermöglicht die lineare Verschiebung des Gleitstückes 13. Durch diese Konstruktion können lange Hübe s des Kreuzkopfes 10 und damit der bewegbaren Formaufspannplatte 3 erreicht werden.

Das Zusammenwirken des doppelten Kniehebelsystems mit dem Kurbelschleifengetriebe 20 ergibt einen energiesparenden Antrieb. Die Kniehebelpaare 7, 8, 7', 8' sind bei der Maschine mit C-Rahmen 1 entsprechend der AT 402 276 B ausgeführt, damit die Rahmenaufweitung kompensiert wird.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Kreuzkopf 10 über die Schubstange 11 von einem Kreuzschleifengetriebe 30 angetrieben wird. Das Kurbelgehäuse 23 ist mit der Stirnplatte 4 fest verbunden und wird beim Einstellen der Formhöhe über die Spindeln 18 und die Verstellmuttern 17 gemeinsam mit der Stirnplatte 4 verschoben. Durch den Elektromotor 25 wird über die Riemenscheibe 26, den Zahnriemen 24 der Kurbelarm 22 mit dem Gleitstück 27 gedreht. Das Gleitstück 27 gleitet während der Drehung im Führungsschlitz des Schubelementes 21, das mit der Schubstange 11 gekoppelt ist. Das Schubelement 21 ist im Kurbelgehäuse 23 und die Schubstange 11 in der Stirnplatte 4 so geführt, daß sie nur eine geradlinige Bewegung ausführen können.

Fig. 3 zeigt den Antrieb mit einem Kreuzschleifengetriebe 30, bei dem die Schubstange 11 direkt mit der bewegbaren Formaufspannplatte 3 verbunden ist. Diese Ausführung eignet sich für kleine Schließkräfte.

Fig. 4 zeigt einen doppelten Einfach-Kniehebel, der über ein Kurbelschleifengetriebe 20 angetrieben wird. Der Kurbelarm 56 mit dem Gleitstück 57 wird über einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben. Während der Drehbewegung des Kurbelarmes 56 gleitet das Gleitstück 57 im Schlitz der Kurbelschleife 55. Diese führt eine schwingende Bewegung aus, gleichzeitig werden vom Verbindungshebel 54 die Kniehebelpaare 51, 52 bewegt. Das Gehäuse 58 des Kurbelschleifengetriebes 20 ist zum Verschieben beim Einstellen der Formhöhe mit der Stirnplatte 4 verbunden. Ferner wird es durch die Führungskonsole 59 unterstützt.

Fig. 5 zeigt einen doppelten Einfach-Kniehebel, der durch ein Kreuzschleifengetriebe 30 angetrieben wird. Die Kurbel 60 wird über Riemenscheiben 61, 62 von einem Elektromotor 64 angetrieben. Der gesamte Antrieb lagert auf einer Konsole 63 des Rahmens 1.

Die Kurbel 60 ist über Zwischenstangen 53, 54 mit den Kniehebeln 51, 51', 52, 52' verbunden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführung eines doppelten Einfach-Kniehebels, bei dem das Kreuzschleifengetriebe 30 mit den Laschen 65, 65' an der Stirnplatte 4 und der bewegbaren Formaufspannplatte 3 befestigt ist. Das Kreuzschleifengetriebe 30 wird dadurch beim Einstellen der Formhöhe mit verstellt.

Durch die doppelte Ausführung des einfachen Kniehebels ist es möglich, die Verformung des C-Rahmens 1 durch unterschiedliche Querschnitte der Hebelzüge 51, 52 auszugleichen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Kreuzschleifengetriebe (30) als Antrieb für die lineare Einspritzbewegung einer Schnecke einer Einspritzeinheit. Der Elektromotor 41 dreht über ein Getriebe 40 die Kurbelscheibe 37 mit dem Gleitstück 39. Das Schubelement 38 wird im Gehäuse axial verschoben. Am Schubelement 38 ist der Kupplungsteil 36 befestigt, in dem die Vielkeilwelle 35 drehbar gelagert ist. Diese ist mit der Schnecke 28 verbunden und überträgt die lineare Einspritzbewegung auf die Schnecke 28. Die Drehbewegung der Schnecke 28 erfolgt durch den Elektromotor 34, das Getriebe 33 und die Vielkeilwelle 35.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Geometrie der Kniehebel 7, 8, 7', 8', des Kreuzkopfes 10 und der Laschen 9, 9' so ausgelegt, daß das Hebelsystem in der gestreckten Lage selbsthemmend ist. Der Elektromotor 15 muß daher keine Haltekraft aufbringen. Durch die Übertragungsfunktion des Kurbelschleifengetriebes 20 und des Kreuzschleifengetriebes 30 steht bei konstanter Umfangskraft am Kurbelarm für den Schließkraftaufbau eine relativ große Schubstangenkraft zur Verfügung. Dadurch kann die Leistung des Elektromotors 15 besser genutzt werden als beim Spindel- oder Zahnstangenantrieb. Die beschriebenen Systeme erlauben kurze Schließ- und Öffnungszeiten und ein rasches Einspritzen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 bis 11 wird das Kreuzschubelement 21 durch die Kurbelscheibe 42 und die Kurbelscheibe 43 verschoben. Die Kurbelscheiben 42 und 43 sind mit einer Verzahnung versehen und werden durch die Zahnräder 46 und 47 angetrieben. Die Kurbelzapfen 45 führen eine gegenläufige Bewegung aus und drücken mit der Antriebskraft FA in gleicher Richtung auf das Kreuzschubelement 21. Über die beiden Schubstangen 74 wird der Kreuzkopf 10 verschoben und kann die Schubkraft FK = 2FA auf das Schließsystem oder den Schneckenkolben der Spritzeinheit ausüben. Die gegenläufige Bewegung der Kurbelzapfen 45 wird durch die Elektromotoren 15 und 25 erzeugt, die mit verschiedenen Drehrichtungen über die Getriebe 70 und 71 die Zahnräder 46 und 47 antreiben. Die beiden Elektromotoren 15, 25 sind mit veränderlicher Drehzahl betreibbar. Die geregelten Drehzahlen er beiden Elektromotoren 15, 25 werden über Winkelgeber 72, 73 kontrolliert und über den Regler 75 synchronisiert.

Das Kreuzschubelement 21 ist über die beiden Schubstangen 74 geführt. Durch die Schubstangen 74 wird das Verdrehen bzw. Kippen des Kreuzschubelementes 21 verhindert. Während der Drehung der Kurbelscheiben 42, 43 gleiten die Gleitsteine 44 in der Führung des Kreuzschubelementes 21. Der vordere Totpunkt VT wird durch den ϕmin und der hintere Totpunkt HT durch ϕmax festgelegt. Der maximale Hub entspricht der Wegstrecke zwischen VT und HT. Bei ϕ = 90° entspricht die Antriebskraft FA der aufgebrachten Tangentialkraft des Kurbeltriebes. In den Totlagen ist FA < FT. Da bei einer Spritzgießmaschine mit einem doppelten Kniehebelsystem am Beginn der Schließbewegung und am Ende die größte Schubkraft FK benötigt wird, kann durch das Zusammenwirken des doppelten Kniehebelsystems mit dem Kreuzschleifengetriebe 30 ein energiesparender Antrieb erzeugt werden. Das erforderliche Geschwindigkeitsprofil für die Linearbewegung der Schubstangen 74 wird durch ein Drehzahlprofil der Elektromotoren 15, 25 erreicht.

Die Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die gegenläufige Bewegung der Kurbelzapfen 45 über ein Kegelradgetriebe erzeugt wird. Von einem gemeinsamen Antriebsmotor 15 mit einstellbarem geregeltem Drehzahlprofil wird über das Getriebe 50 das Kegelrad 48 angetrieben. Die Lagerung des Kegelrades 48 liegt im Kurbelantriebsgehäuse 77. Vom Kegelrad 48 werden die Tellerradsegmente 78 und 79 gegenläufig getrieben, auf denen die Kurbelzapfen 45 befestigt sind, die ihrerseits die Gleitsteine 49 tragen. Die Tellerradsegmente 78 und 79 werden mit den Radwellen 80, 81 im Kurbelantriebsgehäuse 77 gelagert.

Bei den Ausführungsbeispielen ist das Kniehebelsystem über den Kreuzkopf 10 angetriebenund in der vorderen Totlage VT selbsthemmend. Die Antriebsmotore 15, 25 müssen daher keine Haltekraft aufbringen. Durch die Übertragungsfunktion von Kreuzschleifengetriebe 30 und doppeltem Kniehebel kann die Leistung der Elektromotoren besser genützt werden als bei Spindel- und Zahnstangenantrieben. Kurze Schließ- und Öffnungszeiten und rasches Einspritzen ist möglich.

Claims (12)

1. Antriebseinrichtung für einen Schließmechanismus und/oder eine Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine mit mindestens einem Elektromotor und mechanischen Antriebsmitteln, wobei die Bewegung der bewegbaren Formaufspannplatte des Schließmechanismus vorzugsweise über einen Kniehebelmechanismus erfolgt und zwischen dem Elektromotor und dem angetriebenen Funktionsteil der Spritzgießmaschine ein Getriebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromotor (15, 25, 41) und dem angetriebenen Funktionsteil der Spritzgießmaschine ein an sich bekanntes Kurbelschleifgetriebe (20) oder Kreuzschleifengetriebe (30) angeordnet ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingarm (55) eines Kurbelschleifgetriebes (20) oder der Kurbelarm (60) eines Krezschleifengetriebes (30) direkt an den Verbindungslaschen (54) eines doppelten Einfach-Kniehebels angelenkt sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreuzschleifengetriebe (30) mit den Verbindungslaschen (65, 65') an der Stirnplatte (4) und der bewegbaren Formplatte (3) befestigt ist und über die Lasche (66) den doppelten Einfach-Kniehebel antreibt.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (11) eines Kreuzschleifengetriebe (30) unmittelbar an der bewegbaren Formaufspannplatte (3) befestigt ist.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelschleifengetriebe (20) oder Kreuzschleifengetriebe (30) über einen Kupplungsteil (36) mit der Schnecke einer Einspritzeinheit verbunden ist.

6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzschleifengetriebe (30) zwei sich gegenläufig drehende Kurbelscheiben (42, 43) aufweist, deren kraftübertragende Kurbelzapfen (45) in einer Ebene liegen und die das Kreuzschubelement (10) geradlinig verschieben.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelscheiben (42, 43) eine Verzahnung aufweisen und über Zahnräder (46, 47) durch zwei Elektromotoren (15, 25) angetrieben werden.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektromotore (15, 25) an einen Regler (75) angeschlossen sind.

9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Kreuzschubelement (21) zwei Druckstangen (74) angeordnet sind, die die Schubkraft FK übertragen und das Kreuzschubelement (21) gegen Kippen und Verdrehen sichern.

10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der gegenläufig drehenden Kurbelscheiben (42, 43) über nur einen Elektromotor (15) mit Getriebe (50) erfolgt.

11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Kurbelscheiben (42, 43) über ein Kegelrad (48) oder Stirnradgetriebe erfolgt.

12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungswellen (80, 81) gegeneinander versetzt sind, sodaß die Gleitsteine (44) in der vorderen Totlage VT mit der Achse den Winkel = 0 einschließen.