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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung
für eine
Spritzgussmaschine, in der ein Antriebsteil durch synchronen Antrieb
mit einer Vielzahl Motoren klein gehalten ist, um eine ausgewogene
Einleitung der Antriebskraft und Anordnung der Funktionsteile zu
fördern.
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Stand der Technik
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Eine
herkömmliche
motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung für eine Spritzgussmaschine
ist mit einem oder zwei Antriebsmotoren versehen. Bei einer Spritzantriebsvorrichtung
mit einem Antriebsmotor werden zum Umwandeln der Drehbewegung des
Motors in lineare Bewegung zwei Paar Gewindespindeln und Muttern
verwendet, und diese Paare sind auf beiden Seiten einer Spritzschnecke an
symmetrischen Positionen angeordnet. Die Kraftübertragung geschieht mit einem Übertragungszahnriemen
oder einem Zahnradsatz (siehe z. B. Spritzeinheit für eine Spritzgussmaschine,
JP 8-9184 B4 -
Andererseits
ist in der
JP 3-41050
B4 eine Spritzschneckenantriebsvorrichtung offenbart, in
der die Antriebskraft so verteilt ist, dass ein Normalmotor verwendet
werden kann. Bei dieser Antriebsvorrichtung sind einzelne Antriebsservomotoren
mit Gewindespindeln für
lineare Verstellung, die beiderseits einer Spritzschnecke angeordnet
sind, direkt verbunden.
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Um
bei der vorstehend angegebenen motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung
eine Überlastung
der Motoren zu vermeiden, müssen Schutzmaßnahmen
getroffen sein. Beispielsweise wird ein Harzdruck im Zeitpunkt des
Einspritzens gemessen, und wenn der Harzdruck den Normalwert übersteigt,
wird die Spritzgeschwindigkeit reduziert. Bei der in der
JP 62-218118 A offenbarten Schutzvorrichtung
ist ein Dehnungsmessgerät
an der Verbindungsstelle zwischen einer Antriebsvorrichtung zum Verstellen
einer Schnecke für
eine Spritzgussmaschine in Achsenrichtung und der Schnecke vorgesehen,
und ein auf ein Harz in einem Spritzwerkzeug ausgeübter Druck
wird von diesem Dehnungsmessgerät
erfasst.
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Die
Spritzgussmaschine mittlerer oder größerer Abmessungen erfordert
zum Spritzen einen sehr hohen Druck. Wenn daher bei der Spritzgussmaschine
mittlerer oder größerer Abmessungen
eine herkömmliche
Spritzantriebsvorrichtung mit einem Motor angewandt wird, wird ein
Motor spezieller Merkmale benötigt,
um ein hohes Drehmoment abzugeben, so dass die Kosten ansteigen
und bei Anordnung der Vorrichtung an der Spritzgussmaschine sich
auch die Ausgewogenheit der Anordnung verschlechtert.
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Andererseits
wird bei der zwei Spritzantriebsmotoren verwendenden Spritzgussmaschine die
Motordrehung niedrig gehalten, so dass auch die abgegebene Motorleistung
niedrig gehalten bleibt. Um einen notwendigen Spritzdruck bereitzustellen, wird
daher ein großer
Motor verwendet, der zu einer Kosten- und Gewichtszunahme führt.
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Bei
der Anordnung einer Gewindespindel in der in der
JP 3-41050 B4 offenbarten Spritzgussmaschine
wirkt während
des Spritzvorgangs eine mutterseitige Druckkraft auf die Gewindespindel.
Zur stabilen Abstützung
der Gewindespindel ist daher ein Lager vorgesehen, das den Endabschnitt
der Gewindespindel aufnimmt. Dennoch wird die Gewindespindel gedrückt und
gebogen, so dass es zu Knickung kommen kann. Ferner entsteht eine
Schwierigkeit dadurch, dass, wenn ein Lager am Endabschnitt der Gewindespindel
vorgesehen ist, die Gesamtlänge der
Spritzeinheit zunimmt.
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Aus
der
JP 61 237615 A ist
eine motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung bekannt, bei der
die erste und zweite Kugelumlaufspindel unabhängig voneinander durch jeweils
einen zugeordneten ersten und zweiten Spritzantriebsmotor angetrieben
werden. Das führt
dazu, dass die vorgesehene Kraftübertragungsvorrichtung
weder zwischen dem ersten Spritzantriebsmotor und der ersten Kugelumlaufspindel
noch zwischen dem zweiten Spritzantriebsmotor und der zweiten Kugelumlaufspindel
vorgesehen ist. Daher muss die Drehzahl des bekannten Antriebsmotors
naturgemäß sehr gering
sein. Das hat die zuvor erläuterten
Mängel.
Es führt
zu einem begrenzten Wirkungsgrad, der eher gering ist, und dazu,
dass jeder Antriebsmotor verhältnismäßig stark
ausgelegt sein muss, um auch bei niedriger Drehzahl ein ausreichendes
Antriebsdrehmoment zu liefern. Die Maschine ist daher teuer und
muss schwer und stabil ausgebildet werden.
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Aus
der
WO 90/14206 A1 ist
eine Spritzantriebsvorrichtung bekannt, bei der auf die erste und die
zweite Kugelumlaufspindel eine Zugkraft wirkt, bei der aber die
Antriebskraft eines einzigen Motors auf die erste und die zweite
Kugelumlaufspindel durch eine gemeinsame Kraftübertragungseinrichtung (Riemenscheibe
und Riemen) übertragen
wird. Das hat aufgrund einer Längung
des Riemens Drehphasenverschiebungen zwischen den beiden Kugelumlaufspindeln
zur Folge, so dass es schwieriger wird, den beweglichen Rahmen gleichmäßig unverkantet
und parallel zu verfahren. Das gilt insbesondere für Antriebe
mittlerer und größerer Leistungen,
bei denen die Drehphasenverschiebungen der beiden Kugelumlaufspindeln
besonders spürbar
werden.
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Die
Erfindung hat die Aufgabe, eine motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung
für eine Spritzgussmaschine
zu schaffen, in der, um die Kosten zu senken, als Spritzantriebsmotor
ein kleiner Normalmotor verwendet wird, und die Vorrichtung an der
Spritzgussmaschine bei guter Ausgewogenheit angeordnet werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung schafft eine motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung
für eine
Spritzgussmaschine, die so konfiguriert ist, dass die Drehung eines
Elektromotors in eine lineare Bewegung umgewandelt wird und eine
Spritzschnecke durch die lineare Bewegung vorwärts- und rückwärtsbewegt wird, und umfasst:
einen feststehenden Rahmen mit einem Spritzzylinder, in dem die
Spritzschnecke vorwärts
und rückwärts bewegbar
angeordnet ist, einen beweglichen Rahmen, der in axialer Richtung
des Spritzzylinders vorwärts
und rückwärts bewegbar
ist und der beim Spritzgießen
zusammen mit der Spritzschnecke zum feststehenden Rahmen hin bewegt wird;
einen am beweglichen Rahmen angeordneten Schneckenantriebsmotor
für den
Drehantrieb der Spritzschnecke, eine erste und eine zweite Kugelumlaufspindel,
die jeweils an den beiden Seiten des feststehenden Rahmen parallel
und symmetrisch zur Achse des Spritzzylinders drehbar gelagert ist
und die sich vom feststehenden Rahmen zum beweglichen Rahmen hin
erstreckt; eine erste und eine zweite Kugelumlaufspindelmutter,
die jeweils an den beiden Seiten des beweglichen Rahmens vorgesehen und
auf die Kugelumlaufgewinde der ersten bzw. der zweiten Kugelumlaufspindel
aufgeschraubt ist, einen ersten und einen zweiten jeweils am feststehenden Rahmen
angeordneten Spritzantriebsmotor, eine erste und eine zweite Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen
der Drehkraft des ersten und des zweiten Spritzantriebsmotors auf
die erste bzw. die zweite Kugelumlaufspindel unter Drehzahlreduzierung,
bei der die erste Kraftübertragungsvorrichtung einen
ersten Zwischenlagerrahmen auf der einen Seite des feststehenden
Rahmens, eine erste auf dem ersten Zwischenlagerrahmen drehbar gelagerte Zwischenübertragungswelle,
eine Drehübertragungsvorrichtung zur
Kraftübertragung
unter Drehzahlreduzierung vom ersten Spritzantriebsmotor auf die
erste Zwischenübertragungswelle
und eine weitere Drehübertragungsvorrichtung
zur Kraftübertragung
unter Drehzahlreduzierung von der Zwischenübertragungswelle auf die erste
Kugelumlaufspindel aufweist, und bei der die zweite Kraftübertragungsvorrichtung
einen zweiten Zwischenlagerrahmen auf der anderen Seite des feststehenden
Rahmens, eine Drehübertragungsvorrichtung
zur Kraftübertragung unter
Drehzahlreduzierung vom zweiten Spritzantriebsmotor auf die zweite
Zwischenübertragungswelle
und eine weitere Drehübertragungsvorrichtung zur
Kraftübertragung
unter Drehzahlreduzierung von der zweiten Zwischenübertragungswelle
auf die zweite Kugelumlaufspindel aufweist, und eine Steuerung für das synchrone
Drehantreiben des ersten und des zweiten Spritzantriebsmotors.
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Weil
die Drehzahl des Spritzantriebsmotors durch die drehzahlreduzierende
Betätigung
der Kraftübertragungsvorrichtung
erhöht
wird, wodurch der Ausgangswirkungsgrad des Motors verbessert werden
kann, kann daher ein kleiner Normalmotor als Spritzantriebsmotor
verwendet werden, um die Kosten zu senken. Auch wird die Ausgewogenheit
der Anordnung verbessert, wenn die Vorrichtung an der Spritzgussmaschine
angeordnet wird.
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Weil
ferner eine für
den Spritzvorgang notwendige große Kraft auf die erste und
die zweite Kugelumlaufspindel als Zugkraft wirkt, braucht keine Durchbiegung
der ersten und der zweiten Kugelumlaufspindel befürchtet werden.
Weil weiterhin die Betätigungskraft
in Richtung der Rückkehrbewegung des
beweglichen Rahmens sehr viel kleiner als die Betätigungskraft
zum Zeitpunkt des Spritzens ist, können die Kugelumlaufspindeln
unter stabilen Bedingungen verstellt werden, ohne dass jede Kugelumlaufspindel
an einem Ende in einem Lager gestützt werden muss. Folglich können die
Kosten verringert und die Konstruktion vereinfacht werden.
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Auch
sind erfindungsgemäß auf der
einen und der anderen Seite des feststehenden Rahmens ein erster
und ein zweiter Zwischenlagerrahmen vorgesehen, und die Kraftübertragungsvorrichtung
umfasst eine Zwischenübertragungswelle,
die am Zwischenlagerrahmen schwenkbar so gelagert ist, dass sie
drehbar ist, und eine Mäander-Übertragungsvorrichtung
zur Kraftübertragung
vom Spritzantriebsmotor auf die Kugelumlaufspindel über die
Zwischenübertragungswelle
bei Reduzierung der Drehzahl.
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Daher
wird die Drehung des Spritzantriebsmotors auf die Kugelumlaufspindeln
durch die Kraftübertragungsvorrichtung übertragen,
während
die Drehzahl in zwei Stufen reduziert wird. Folglich kann die Drehzahl
des Motors erhöht
werden, wodurch der Ausgangswirkungsgrad des Motors weiter erhöht werden
kann.
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Ferner
umfasst die Kraftübertragungsvorrichtung
erfindungsgemäß ein Planetenrad-Untersetzungsgetriebe,
das mit dem Spritzantriebsmotor direkt verbunden ist, eine kleine
Umlenkscheibe für
einen Übertragungsriemen,
die an einer Abtriebswelle des Planetenrad-Untersetzungsgetriebes
angeordnet ist, eine große
Umlenkscheibe für
einen Übertragungsriemen,
die an der Kugelumlaufspindel angeordnet ist, und einen die kleine
und die große
Umlenkscheibe umschlingenden Übertragungsriemen. Daher
kann die Kraftübertragungsvorrichtung
mit kleinen Gesamtabmessungen gestaltet werden.
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Die
Erfindung schafft auch eine motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung
für eine Spritzgussmaschine,
die so konfiguriert ist, dass die Drehung eines Elektromotors in
eine lineare Bewegung umgewandelt wird und eine Spritzschnecke durch
die lineare Bewegung vorwärts-
und rückwärtsbewegt
wird, und umfasst: einen feststehenden Rahmen mit einem Spritzzylinder,
in dem die Spritzschnecke vorwärts
und rückwärts bewegbar
angeordnet ist, einem beweglichen Rahmen, der in axialer Richtung
des Spritzzylinders vorwärts
und rückwärts bewegbar
ist und der beim Spritzgießen
zusammen mit der Spritzschnecke zum feststehenden Rahmen hin bewegt
wird; einen am beweglichen Rahmen angeordneten Schneckenantriebsmotor
für den
Drehantrieb der Spritzschnecke, eine erste und eine zweite Kugelumlaufspindel,
die jeweils an den beiden Seiten des feststehenden Rahmens parallel
und symmetrisch zur Achse des Spritzzylinders drehbar gelagert ist
und die sich vom feststehenden Rahmen zum beweglichen Rahmen hin
erstreckt; eine erste und eine zweite Kugelumlaufspindelmutter,
die jeweils an den beiden Seiten des beweglichen Rahmens vorgesehen
und auf die Kugelumlaufgewinde der ersten bzw. der zweiten Kugelumlaufspindel
aufgeschraubt ist, einen ersten und einen zweiten jeweils am feststehenden
Rahmen angeordneten Spritzantriebsmotor, eine erste und eine zweite
Kraftübertragungsvorrichtung
zum Übertragen
der Drehkraft des ersten und des zweiten Spritzantriebsmotors auf
die erste bzw. die zweite Kugelumlaufspindel unter Drehzahlreduzierung,
bei der die erste Kraftübertragungsvorrichtung
ein erstes Untersetzungsplanetengetriebe, das mit dem ersten Spritzantriebsmotor
direkt verbunden ist, eine antreibende Riemenscheibe, die auf der
Abtriebswelle des ersten Untersetzungsplanetengetriebes angebracht
ist, eine angetriebene Riemenscheibe, die auf der ersten Kugelumlaufspindel
angebracht ist, und einen ersten Übertragungsriemen, der über die
antreibende und die angetriebene Riemenscheibe geführt ist,
aufweist, und bei der die zweite Kraftübertragungsvorrichtung ein
zweites Untersetzungsplanetengetriebe, das mit dem zweiten Spritzantriebsmo tor
direkt verbunden ist, eine antreibende Riemenscheibe, die auf der
Abtriebswelle des zweiten Untersetzungsplanetengetriebes angebracht
ist, eine angetriebene Riemenscheibe, die an der zweiten Kugelumlaufspindel
angebracht ist, und einen zweiten Übertragungsriemen, der über die
antreibende und die angetriebene Riemenscheibe geführt ist, aufweist,
und eine Steuerung für
das synchrone Drehantreiben des ersten und des zweiten Spritzantriebsmotors.
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Die
auftretende Spritzkraft wurde auf die erste und die zweite Kugelumlaufspindel
verteilt, und die verteilten Spritzkräfte werden von den Druckfeststellfühlern erfasst,
so dass ein Druckfeststellfühler
niedriger Leistung verwendet werden kann.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung dieser Spritzgussantriebsvorrichtung
hat einen Druckfeststellfühler,
der zwischen dem beweglichen Rahmen und jeder der Kugelumlaufspindeln
angeordnet ist, und eine Regeleinrichtung für den Schneckenruckdruck, die
Spritzgeschwindigkeit und den Nachdruck nach dem Spritzen, so dass
der vom Druckfeststellfühler
erfasste Druck zu einem voreingestellten Spritzdruck wird.
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Das
Anbringen eines Druckfeststellfühlers zur
Messung des Schneckenrückdrucks
ist bekannt aus
JP
09 300410 A .
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Wenn
die erste und die zweite Kugelumlaufspindel vollsynchron gedreht
werden und die Last gleichmäßig auf
diese Kugelumlaufspindeln verteilt ist, kann die Druckregelung auch
durchgeführt
werden, indem nur die auf eine der Kugelumlaufspindeln wirkende
Last erfasst wird, was heißt,
es kann die Druckregelung mit Verwendung nur eines Druckfeststellfühlers vorgesehen
werden. Wenn die Regelung mit einem einzigen Druckfeststellfühler durchgeführt wird,
können
die Kosten gesenkt werden.
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Wenn
als Druckfeststellfühler
eine Kraftmessdose verwendet wird, bei dem eine kleine Verstellung
eines in hohem Maße
starren Dosenhauptteils mit einem Dehnungsmessgerät gemessen
wird, ist eine genügende
Langlebigkeit des Druckfeststellfühlers gewährleistet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung
für eine
Spritzgussmaschine entsprechen einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
Schrägansicht
der in 1 dargestellten motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung,
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3 eine
Draufsicht mit einem Schnitt entlang der Linie A-A in 1,
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4 eine
zum Teil vergrößerte Draufsicht auf
einen in 3 mit dem Kreis B markierten
Abschnitt,
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5 eine
Seitenansicht mit einer Darstellung der Gesamtheit einer motorisch
angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung für eine Spritzgussmaschine entsprechend
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung , und
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6 eine
Schrägansicht
der in 5 dargestellten motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung.
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Ausführung
der Erfindung
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Ausführungsformen
der Erfindung werden im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. 1 zeigt eine Seitenansicht einer
motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung für eine Spritzgussmaschine
entsprechend einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt
eine Schrägansicht
der in 1 dargestellten motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung.
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Eine
motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung 1 für eine Spritzgussmaschine
umfasst ein auf einem Spritzgussmaschinenbett 2 angeordnetes
Antriebsvorrichtungsgestell 3, einen am Antriebsvorrichtungsgestell 3 befestigten
feststehenden Rahmen 4, am feststehenden Rahmen 4 angeordnete
Zwischenlagerrahmen 5 und einen beweglichen Rahmen 6,
der sich so verstellt, dass er sich dem feststehenden Rahmen 4 nähert und
sich von ihm entfernt.
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Über dem
feststehenden Rahmen 4 ist ein Paar Spritzantriebsmotoren 7, 7 mit
Codiereinrichtung vorgesehen. Der Motor 7, 7 weist
eine Nachstellvorrichtung zum Einstellen der Positionierung in Querrichtung
auf. An der Vorderseite des feststehenden Rahmens 4 ist
ein proximaler Endabschnitt eines Spritzzylinders 8 angeordnet.
Auf beiden Seiten des feststehenden Rahmens 4 sind auch
ein Paar Kugelumlaufspindeln 10, 10, die schwenkbar
so gelagert sind, dass sie bezüglich
der Achse des Spritzzylinders 8 parallel und symmetrisch
und drehbar sind, und ein Paar Kraftübertragungsvorrichtungen 12, 12 zur
Kraftübertragung
auf die Kugelumlaufspindeln 10, 10 bei Reduzierung
der Drehzahl vorgesehen.
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Der
bewegliche Rahmen 6 ist mit Kugelumlaufspindelmuttern 11, 11 versehen,
die auf Kugelumlaufaußengewinde
der Kugelumlaufspindeln 10, 10 aufgeschraubt sind,
und ein Schneckenantriebsmotor 14 für den Drehantrieb einer Spritzschnecke 9 (sh. 3).
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Die
motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung 1 transportiert
und plastifiziert ein Harz durch Antreiben der Spritzschnecke 9 mit
dem Schneckenantriebsmotor 14. Zur gleichen Zeit werden
die gepaarten Spritzantriebsmotoren 7, 7 durch eine
nicht dargestellte Steuerung synchron betätigt, und ihre Drehung wird
in eine lineare Verstellung der Kugel umlaufspindelmuttern 11, 11 umgewandelt. Aufgrund
der vorstehend beschriebenen zwei linearen Verstellungen wird die
Spritzschnecke 9 vorwärts-
und rückwärtsbewegt.
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Der
feststehende Rahmen 4 umfasst die auf beiden Seiten angeordneten
Zwischenlagerrahmen 5, einen im wesentlichen in der Mitte
der Oberseite angeordneten Einfülltrichter
zur Aufnahme von Harzpellets, die ein Ausgangsmaterial für das Spritzgießen sind,
und die Spritzantriebsmotoren 7, 7, die rechts
und links an der Oberseite angeordnet sind. Gemäß 3 ist der
feststehende Rahmen 4 auch an der Vorderseite in der Mitte,
bezogen auf die Breitenrichtung, mit einem herausragenden Abschnitt 17 versehen,
mit einem Mittelloch 18 in der Längsrichtung und Lageraufnahmelöchern 19 an
bezüglich
des Mittellochs 18 symmetrischen Positionen. Im Mittelloch 18 ist
der proximale Endabschnitt des Spritzzylinders 8 angeordnet.
In den rechten und linken Lageraufnahmelöchern 19 ist je ein
Schräglager 20 vorgesehen,
so dass die Kugelumlaufspindel 10 durch das Lager schwenkbar
gelagert ist, so dass es drehbar ist.
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Gemäß 3 ist
im Zwischenlagerrahmen 5 ein mittiges Lageraufnahmeloch 24 im
wesentlichen in der Mittelposition ausgebildet und nimmt ein durch ein
im mittigen Lageraufnahmeloch 24 angeordnetes Kugellager 25 eine
Zwischenübertragungswelle 26 drehbar
auf. Der Zwischenlagerrahmen 5, der eine Nachstellvorrichtung
zum Einstellen der senkrechten Verstellung aufweist, ist auf der
Seite des feststehenden Rahmens 4 angeordnet.
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Der
bewegliche Rahmen 6 weist ein in 3 dargestelltes
gestuftes Mittelloch 30 auf, das gleichachsig mit dem Mittelloch
18 im feststehenden Rahmen 4 ausgebildet ist, und rechte
und linke Durchgangslöcher 31 (sh. 4).
Dieser Rahmen ist über ein
lineares Lager 33 auf Schienen 32, die in Längsrichtung
am Antriebsvorrichtungsgestell 3 angeordnet sind, waage recht
so angeordnet, dass er verstellbar ist, um sich dem feststehenden
Rahmen 4 zu nähern
und sich von diesem zu entfernen. Im Mittelloch 30 sind
ein Rillenkugellager 28 zur Lagerung einer Hauptwelle 34 und
ein Kegelrollenlager 29 zur Aufnahme eines großen Axialschubs
der Hauptwelle 34 vorgesehen.
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An
der Rückseite
des beweglichen Rahmens 6 ist der Schneckenantriebsmotor 14 gleichachsig mit
dem Mittelloch 30 angeordnet. Eine Abtriebswelle 14a des
Schneckenantriebsmotors 14 ist in das Mittelloch 30 bis
in eine Mittelstellung eingeführt.
Jeder der Spritzantriebsmotoren 7 ist auf der Oberseite
des feststehenden Rahmens 4 angeordnet, und eine kleine
Umlenkscheibe 66 für
einen weiter unten beschriebenen Zahnriemen ist an einer Abtriebswelle 7a des
Spritzantriebsmotors 7 befestigt. Der Motor 7 weist
eine Nachstellvorrichtung für
die Querbewegung auf. Jeder der Motoren 7, 7 ist
einzeln mit einer Codiereinrichtung versehen und wird aufgrund eines Ausgangssignals
der Codiereinrichtung synchron betätigt.
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Gemäß 3 ist
der Spritzzylinder 8, der ein Zylinderhauptteil 36,
der das Mittelloch 18 des feststehenden Rahmens 4 durchdringt,
und einen an den Zylinderhauptteil 36 fest angegossenen
Flansch 37 aufweist, an der Vorderseite des Rahmens 4 mit
Bolzen 38 so befestigt, dass er sich nicht lösen kann.
Im Spritzzylinder 8 ist die Spritzschnecke 9 vorwärts- und
rückwärtsbewegbar
angeordnet.
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Die
Spritzschnecke 9, mit einem Schneckenhauptteil 41 und
einem Schaft 42 am hinteren Ende, überträgt die Drehung der Abtriebswelle 14a des Schneckenantriebsmotors 14 über die
Hauptwelle 34, die im Mittelloch 30 im beweglichen
Rahmen 6 angeordnet ist. Die Hauptwelle 34 weist
einen zylindrischen Abschnitt 43 am vordere Ende, einen
zylindrischen Abschnitt 4 mit Vielnutprofil am hinteren
Ende und einen Lagerzapfen 45 zwischen dem vorderen und
dem hinteren Endabschnitt auf, und der zylindrische Abschnitt 44 am
hinteren Ende ist mit einem mit einem Vielnutprofil versehenen vorderen
Endabschnitt der Abtriebswelle 14a des Schneckenantriebsmotors 14 durch
ein Vielnutprofil zur drehfesten Verbindung in Eingriff.
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Ferner
ist die Hauptwelle 34 gegen Sichlösen durch eine Abdeckung 49 gesichert,
die am beweglichen Rahmen 6 durch Einschrauben einer Vielzahl
Bolzen 48 angeordnet ist, und der Schaft 42 am hinteren
Ende der Spritzschnecke 9 greift in den zylindrischen Abschnitt 43 am
vorderen Ende ein. Die Spritzschnecke 9 ist gegen Drehung
durch einen Klotz, gegen axiale Bewegung durch eine Halbmutter 47 festgehalten.
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Gemäß 3 und 4 weist
die Kugelumlaufspindel 10 an ihrem hinteren Ende einen
Kugelumlaufaußengewindeabschnitt 50,
an ihrem vorderen Ende einen Abschnitt 51 von kleinem Durchmesser
und zwischen dem hinteren und dem vorderen Endabschnitt einen Lagerzapfen 52 auf.
Der Abschnitt 50 mit Kugelumlaufaußengewinde durchdringt das
Durchgangsloch 31 im beweglichen Rahmen 6 und
ist in die Kugelumlaufspindelmutter 11 eingeschraubt. Der
Abschnitt 51 von kleinem Durchmesser trägt eine große Umlenkscheibe 69 für einen weiter
unten beschriebenen Zahnriemen. Der Lagerzapfen 52 ist
am feststehenden Rahmen 4 über das Schräglager 20 drehbar
gelagert.
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Bei
synchroner Drehung der gepaarten Kugelumlaufspindeln 10, 10 verstellen
sich die Kugelumlaufspindelmuttern 11 auf beiden Seiten
zur gleichen Zeit. Folglich verstellt sich der bewegliche Rahmen 6 vorwärts oder
rückwärts in Richtung
der Achse des Spritzzylinders 8.
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Die
Kugelumlaufspindelmuttern 11, die je am vorderen Endabschnitt
eines Mutterhauptteils 56 einen Flansch 57 aufweisen,
sind am beweglichen Rahmen 6 symmetrisch zur Achse der
Spritzschnecke 9 angeordnet. Gemäß 4 ist die
Kugelumlaufspindelmutter 11 ferner am beweglichen Rahmen 6 über ei nen
Druckfeststellfühler 59 (Kraftmessdose), der
am beweglichen Rahmen 6 mit einer Vielzahl Schrauben 58 befestigt
ist, ein am Druckfeststellfühler 59 mit
weiteren Schrauben 60 befestigtes Abstandsstück 61 und über den
Flansch 57 angeordnet, der am Abstandsstück mit einer
Vielzahl Schrauben 62 befestigt ist.
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Die
Kraftübertragungsvorrichtung 12 ist
mit einem Mäander-Übertragungsteil 65 versehen,
der gemäß 2 umfasst:
die an der Abtriebswelle 7a (sh. 1) des Spritzantriebsmotors 7 angeordnete kleine
Umlaufscheibe 66, die am Zwischenlagerrahmen 5 drehbar
gelagerte Zwischenübertragungswelle 26,
eine große
Umlenkscheibe 67 für
einen Zahnriemen und eine kleine Umlenkscheibe 68 für einen Zahnriemen,
die am hinteren bzw. dem vorderen Ende der Zwischenübertragungswelle 26 angeordnet sind,
und die an der Kugelumlaufspindel 10 angeordnete große Umlenkscheibe 69.
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Ferner
umfasst die Kraftübertragungsvorrichtung 12 einen
ersten Zahnriemen 71, der die kleine Umlenkscheibe 66 an
der Abtriebswelle 7a und die große Umlenkscheibe 67 an
der Zwischenübertragungswelle 26 umschlingt,
und einen zweiten Zahnriemen 72, der die kleine Umlenkscheibe 68 an der
Zwischenübertragungswelle 26 und
die große Umlenkscheibe 69 an
der Kugelumlaufspindel 10 umschlingt, wodurch die Drehkraft
des Spritzantriebsmotors 7 über die Riemen 71 und 72 auf
die Kugelumlaufspindel 10 übertragen wird, wobei die Drehzahl
in zwei Stufen verändert
wird. Jede der Umlenkscheiben 66 bis 69 ist an
der entsprechenden Welle mit einem einzelnen Mitnehmerklotz fixiert.
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Die
Spannung des ersten Zahnriemens 71 läßt sich mit der am Spritzantriebsmotor 7 vorgesehenen
Nachstellvorrichtung, die Spannung des zweiten Zahnriemens 72 mit
der am Zwischenlagerrahmen 5 vorgesehenen Nachstellvorrichtung
einstellen.
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Der
Druckfeststellfühler 59,
der mit einer nicht dargestellten Steuerung über eine Signalleitung 78 verbunden
ist, erfasst den Spritzdruck, wenn sich die Spritzschnecke 9 in
der Spritzrichtung verstellt. Sind die Drehbewegungen der gepaarten
Kugelumlaufspindeln 10 vollständig synchron, ist die Last gleichmäßig auf
diese Kugelumlaufspindeln 10 verteilt. In diesem Falle
kann der Druckfeststellfühler 59 an
irgendeiner der gepaarten Kugelumlaufspindeln 10 angeordnet
sein und an der anderen der Wellen 10 kann eine Attrappe
von gleicher Gestalt vorgesehen sein, die aus dem gleichen Werkstoff
wie der Druckfeststellfühler 59 hergestellt
ist. In diesem Fall wird der Spritzdruck als das Zweifache des vom Druckfeststellfühler 59 erfassten
Drucks berechnet.
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Das
Nachstehende ist eine Beschreibung der Arbeitsweise der motorisch
angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung für eine Spritzgussmaschine entsprechend
der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Beim Harz-Transport- und -Plastifiziervorgang nehmen
der bewegliche Rahmen 6, der am beweglichen Rahmen 6 angeordnete
Schneckenantriebsmotor 14, die Kugelumlaufspindelmuttern 11 u.dgl.
die in 3 mit durchgezogenen Linien gezeichneten Stellungen
ein.
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Bei
diesem Vorgang wird die Spritzschnecke 9 durch die Antriebskraft
des Schneckenantriebsmotors 14 gedreht, und Harzpellets
werden vom Einfülltrichter 21 in
den Spritzzylinder 8 geleitet. Die Harzpellets werden erwärmt und
während
ihres Vorwärtstransports
durch die Schnecke 9 zur Schmelze gebracht und plastifiziert.
Zur gleichen Zeit werden die Spritzantriebsmotoren 7, 7 mit
niedriger Drehzahl synchron betätigt.
Folglich wird der bewegliche Rahmen 6 zusammen mit der
Spritzschnecke 9 langsam rückwärts verstellt, so dass das
geschmolzene Harz am distalen Ende der Spritzschnecke 9 zusammenläuft.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird die synchrone Drehung bei niedriger Drehzahl
der Spritzantriebsmotoren 7, 7 über die
kleine Umlenkscheibe 66, den Zahnriemen 71 und
die große
Umlenkscheibe 67 an der Zwischenübertragungswelle 26 auf
letztere und von der Zwischenübertragungswelle 26 weiter über die kleine
Umlenkscheibe 68, den Zahnriemen 72 und die große Umlenkscheibe 69 übertragen.
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Durch
die Kraftübertragung
mit diesen beiden Zahnriemensätzen 71 und 72,
wird die Drehzahl genügend
reduziert und das Übertragungsdrehmoment
proportional erhöht.
Weil für
den Zahnriemen alle kleinen und großen Umlenkscheiben 66 bis 69 benutzt
werden, tritt in der Kraftübertragung
kein Schlupf auf. Weil ferner das Verhältnis der Drehzahlreduzierung
festgelegt ist, werden die Kugelumlaufspindeln 10, 10 synchron
drehangetrieben.
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Wenn
die Spritzschnecke 9 das Ansammeln von Harz für einen
Schuss für
ein nicht dargestelltes Werkzeug beendet hat, bewegt sich der bewegliche Rahmen 6 in
eine in 3 mit Doppelpunktstrichlinien
angegebene Position, und der Schneckenantriebsmotor 14 wird
zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet.
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Sodann
werden die gepaarten Spritzantriebsmotoren 7, 7 synchron
mit hoher Drehzahl betätigt,
um die Spritzschnecke 9 mit großer Geschwindigkeit vorwärts zu verstellen.
Dadurch wird das Harz in eine Formhöhlung des Werkzeugs gespritzt.
Zu diesem Zeitpunkt kehrt der bewegliche Rahmen 6 in die
in 3 mit durchgezogenen Linien gezeichnete Stellung
zurück.
Danach schaltet der Vorgang in den Harz-Transport- und -Plastifiziervorgang
für den nächsten Spritzzyklus
um, und die gleichen Vorgänge
wie vorstehend beschrieben werden wiederholt.
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Das
Nachstehende ist eine Beschreibung der Erfassung des von den Kugelumlaufspindeln 10 ausgeübten Druckes.
Während
des Spritzvorganges wird der an einem am distalen Ende der Spritzschnecke 9 angeordneten
Harzsammelraum herrschende Spritzdruck über den beweglichen Rahmen 6 auf
die Kugelumlaufspindeln 10, 10 übertragen.
Weil der Druckfeststellfühler 59 (Kraftmessdose)
so angeordnet ist, dass er gemäß 4 zwischen
dem beweglichen Rahmen 6 und der Kugelumlaufspindelmutter 11 gehalten
ist, erfasst der Fühler 59 die
Antriebskraft der Kugelumlaufspindel 10, das heißt, den
Spritzdruck. Wenn die Last, wie vorstehend beschrieben, auf die
gepaarten Kugelumlaufspindeln 10, 10 gleichmäßig verteilt
ist, kann der Druckfeststellfühler 59 nur an
irgendeiner der gepaarten Kugelumlaufspindeln 10 vorgesehen
sein. In diesem Falle läßt sich
der Spritzdruck durch Verdoppeln des vom Fühler 59 erfassten
Drucks erfahren.
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Die
nicht dargestellte Steuerung vergleicht das Ausgangssignal des Druckfeststellfühlers 59 mit einer
zuvor gespeicherten Druckführungsgröße und reguliert
die Drehzahl jedes der Spritzantriebsmotoren 7 so, dass
der Schneckengegendruck, die Spritzgeschwindigkeit und der Nachdruck
nach dem Spritzen Werte annehmen, die durch die Führungsgröße vorgeschrieben
sind. Das heißt,
die Steuerung führt eine
Regelung mit Rückführung des
Schneckengegendrucks, der Spritzgeschwindigkeit und des Nachdrucks
nach dem Spritzen aufgrund der erfassten Drücke aus.
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Weil
entsprechend der Spritzantriebsvorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform
die Vorrichtung mit dem Spritzantriebsmotor 7 und der Kraftübertragungsvorrichtung 12 mit zweistufiger
Drehzahlreduzierung mit den Zahnriemen 71 und 72 und
mit dem Mäander-Übertragungsteil 65 mit
den Umlenkscheiben 66 bis 69 für die Zahnriemen versehen ist,
wird die Ausgangsdrehzahl des Spritzantriebsmotors 7 erhöht und dadurch
kann der Ausgangswirkungsgrad des Spritzantriebsmotors 7 verbessert
werden. Weil auch zwei Satz dieser Antriebssysteme synchron betätigt werden,
kann die notwendige Antriebskraft auf die Antriebssysteme verteilt
werden. Selbst wenn als Spritzantriebsmotor 7 ein Normalmotor
verwendet wird, wird daher ein großes Drehmoment auf die Kugelumlaufspindel 10 übertragen,
und es kann an der Kugelumlaufspindel 10 eine für das Spritzen
genügende
Schubkraft erzeugt werden.
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Weil
die Vorrichtung so konfiguriert ist, dass während des Spritzvorgangs auf
die Kugelumlaufspindel 10 eine Zugkraft wirkt, ist auch
dann, wenn eine große
Spritzkraft erforderlich ist, eine Durchbiegung der Kugelumlaufspindel 10 nicht
zu befürchten. Das
heißt,
instabiles Biegen (Knicken), das auftreten kann, wenn die Vorrichtung
so konfiguriert ist, dass auf die Kugelumlaufspindel 10 eine
Druckkraft wirkt, kann nicht eintreten. Selbst wenn der hintere
Endabschnitt der Kugelumlaufspindel 10 nicht von einem
Lager gestützt
wird, kann daher die Kugelumlaufspindel 10 unter stabilen
Bedingungen betätigt werden.
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Wenngleich
die Betätigungskraft
für das Rückstellen
des beweglichen Rahmens 6 auf die Kugelumlaufspindel 10 als
Druckkraft wirkt, ist die Betätigungskraft
zu diesem Zeitpunkt sehr viel kleiner als die Betätigungskraft
zum Spritzzeitpunkt. Daher ist ein instabiles Biegen (Knicken) der
Kugelumlaufspindel 10 nicht zu befürchten.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann bei der vorstehend beschriebenen Spritzantriebsvorrichtung der
Spritzantriebsmotor 7 kleiner gehalten werden, und ferner
sind die Bauteile der beiden Antriebsystem-Sätze durch Verwenden von Riemenübertragungsvorrichtungen
geringen Gewichts symmetrisch verteilt angeordnet; die Vorrichtung
kann daher an einer Spritzgussmaschine bei großer Ausgewogenheit angeordnet
werden.
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Wenn
die Last auf die symmetrisch angeordneten gepaarten Kugelumlaufspindeln 10, 10 gleichmäßig verteilt
ist, kann der Druckfeststellfühler 59 nur an
irgendeiner der Kugelumlauf spindeln 10 vorgesehen sein,
und die aus dem gleichen Werkstoff hergestellte Attrappe von gleicher
Gestalt kann an der anderen Welle 10 vorgesehen sein, so
dass der teuere Druckfeststellfühler 59 eingespart
werden kann. Außerdem
wird durch die gleichmäßige Verteilung
der Last die Erfassungskapazität
des Druckfeststellfühlers 59 auf
die Hälfte
des tatsächlichen
Spritzdrucks verringert, so dass die Kosten in dieser Hinsicht ebenso
reduziert werden können.
Weil auch als Druckfeststellfühler 59 ein
Fühler
des Typs Kraftmessdose verwendet wird, in dem eine kleine Verstellung
des mit großer
Starrheit ausgeführten
Hauptteils mit einem Dehnungsmessgerät gemessen wird, kann eine
ausreichende Langlebigkeit gesichert sein.
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5 zeigt
eine Seitenansicht mit der Darstellung der Gesamtheit einer motorisch
angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung für eine Spritzgussmaschine entsprechend
einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, und 6 zeigt
eine Schrägansicht
der in 5 dargestellten motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung.
Eine motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung 1A ist auf
beiden Seiten und auf der Oberseite eines feststehenden Rahmens 4 mit
einem Paar Kraftübertragungsvorrichtungen
versehen, die je ein Kupplungsgehäuse 80, ein über das
Kupplungsgehäuse 80 mit dem
Spritzantriebsmotor 7 verbundenes Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 81,
eine kleine Zahnriemen-Umlenkscheibe 68, die an einer Abtriebswelle 81a des
Planetenrad-Untersetzungsgetriebes 81 befestigt ist, eine
große
Zahnriemen-Umlenkscheibe 69, die an der Kugelumlaufspindel 10 befestigt
ist, und einen Zahnriemen 72 umfassen, der die Umlenkscheiben 68 und 69 umschlingt,
um anstatt der gepaarten Kraftübertragungsvorrichtungen 12 der
ersten Ausführungsform
die Kraft unter Reduzierung der Drehzahl zu übertragen.
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Das
Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 81 ist mit einer Nachstellvorrichtung 83 versehen.
Diese Nachstellvorrichtung 83 stellt die Spannung des Zahnriemens 72 durch
Drehen des Untersetzungsgetriebes 81 in senkrechter Richtung
um eine am feststehenden Rahmen 4 angeordnete Welle 82 ein. Weitere
Ausbildungsmerkmale sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform,
so dass für
die gleichen Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet sind und eine
nochmalige Erläuterung
dieser Bauteile weggelassen ist.
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Weil
bei der motorisch angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung 1A entsprechend
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 81 und
der Spritzantriebsmotor 7, die zu einer Einheit miteinander
verbunden sind, am feststehenden Rahmen 4 angeordnet sind,
ragen anders als bei der motorisch angetriebenen Spitzantriebsvorrichtung 1 entsprechend der
ersten Ausführungsform
auf beiden Seiten des feststehenden Rahmens 4 keine Bauteile
(Zwischenlagerrahmen 5) heraus. Daher ist bei der Vorrichtung 1A vorteilhaft,
dass sie insgesamt kompakt gestaltet werden kann.
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Die
in 5 mit durchgezogenen Linien gezeichnete Position
des beweglichen Rahmens 6 ist eine Position, in der der
Spritzvorgang beendet ist und der nächste Harz-Transport- und -Plastifiziervorgang
beginnt. Die in 5 mit Doppelpunktstrichen gezeichnete
Position des beweglichen Rahmens 6 ist eine Position, in
der das Harz für
einen Schuss in ein Werkzeug am distalen Ende des Spritzzylinders 8 angesammelt
worden ist und das Spritzen beginnt. Die Arbeitsweise der motorisch
angetriebenen Spritzantriebsvorrichtung 1A der zweiten
Ausführungsform ist,
wenn das Verhältnis
der Drehzahlreduzierung gleich gehalten ist, genau die gleiche wie
die der ersten Ausführungsform,
und daher wird eine nochmalige Erläuterung weggelassen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt;
verschiedene Änderungen
und Ab wandlungen sind möglich.
Beispielsweise können
anstelle der Zahnriemen 71 und 72 und der von
den Riemen umschlungenen gezahnten Umlenkscheiben 66 bis 69 des
Mäander-Übertragungsteils 65 gemäß 2 Ketten
und Kettenräder
verwendet werden. Auch kann anstelle der Kraftübertragungsvorrichtung, die
mit der zweistufigen Drehzahlreduziereinrichtung versehen ist, eine
Kraftübertragungsvorrichtung
verwendet werden, die mit einer einstufigen Drehzahlreduziereinrichtung
bei großem
Verhältnis
der Drehzahlreduzierung versehen ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
motorisch angetriebene Spritzantriebsvorrichtung für eine Spritzgussmaschine
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nützlich bei der Erzielung niedriger
Kosten und eines preisgünstigen Antriebsteils
und auch bei der Verbesserung der Ausgewogenheit der Anordnung an
der Spritzgussmaschine.