DE202014103153U1

DE202014103153U1 - Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien

Info

Publication number: DE202014103153U1
Application number: DE201420103153
Authority: DE
Original assignee: Inglass SpA
Current assignee: Inglass SpA
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2014-10-17
Anticipated expiration: 2024-07-10
Also published as: ITTO20131073A1

Abstract

Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien, aufweisend zumindest einen Injektor (2), in dem eine Verschlussnadel (3) axial beweglich ist, und Betätigungsmittel zum Steuern der axialen Verstellung der Verschlussnadel (3) zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition, um den Strom von flüssigem Kunststoffmaterial unter Druck aus der Warmkammer (1) in die Kavität einer Form zu ermöglichen, wobei die Betätigungsmittel einen elektrischen Rotationsmotor (4) und eine Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) zum Umwandeln der Drehung der Welle (5) des elektrischen Rotationsmotors (4) in eine Verschiebung der Verschlussnadel (3) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) und der Verschlussnadel (3) eine Keilgetriebevorrichtung (10) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien, aufweisend zumindest einen Injektor, der eine Düse aufweist, in der eine Verschlussnadel axial beweglich ist, und Betätigungsmittel zum Steuern der axialen Verstellung der Verschlussnadel zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition, um den Strom von flüssigem Kunststoffmaterial unter Druck in der Kavität einer Form zu ermöglichen.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Gießvorrichtung, bei der die Betätigungsmittel, die die axiale Verstellung der Verschlussnadel steuern, aus einem elektrischen Motor bestehen.
Stand der Technik
Die Verwendung eines elektrischen Motors zum Antrieb der Verschlussnadel des Injektors ist zum Beispiel aus dem Patent US-7,214,048 bekannt, wobei der elektrische Motor vom linearen Typ ist und koaxial zur Verschlussnadel angeordnet ist, sowie aus den Dokumenten JP-A-6114887 , US-7,121,820 , US-6,294,122 und aus der Europäischen Patentanmeldung Nr. 13171982.5 im Namen derselben Antragstellerin (nicht veröffentlicht am Tag der Einreichung oder Priorität der vorliegenden Anmeldung), wobei der elektrische Motor vom rotierenden Typ ist und die Verschlussnadel durch eine Schrauben-Mutter-Baugruppe antreibt.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, verglichen mit den in den oben angeführten Dokumenten beschriebenen und dargestellten Lösungen, eine andere und spezifische Lösung bereitzustellen, die es ermöglicht, durch die Verwendung eines elektrischen Rotationsmotors die Genauigkeit der Steuerung der Bewegung der Verschlussnadel zwischen der Schließ- und Öffnungsposition weiter zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel durch eine Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schrauben-Mutter-Baugruppe und der Verschlussnadel eine Keilgetriebevorrichtung angeordnet ist.
Der Begriff „Keilgetriebe” bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung und in den darauf folgenden Ansprüchen eine Anordnung, bei der die Verschiebung der Verschlussnadel aufgrund ihres Zusammenwirkens mit einer schiefen Ebene, die ihrerseits entlang einer Querrichtung bezüglich der Richtung der Verstellung der Verschlussnadel hin und her beweglich ist, bewirkt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Keilgetriebevorrichtung einen entlang einer zur Verschlussnadel orthogonalen Richtung abwechselnd verschiebbaren Schieber auf, der eine bezüglich dieser Richtung schiefe Ebene aufweist, mit der die Verschlussnadel derart funktional gekoppelt ist, dass die Verschiebung des Schiebers die axiale Bewegung der Verschlussnadel bewirkt.
Dank dieses Lösungskonzepts können die Eigenschaften der Übertragung des Drehmoments des elektrischen Rotationsmotors auf die Verschlussnadel durch die Wahl des Neigungswinkels des Keils, d. h., der schiefen Ebene, mit der die Verschlussnadel funktional gekoppelt ist, in vorteilhafter Weise verändert werden.
Vorzugsweise wird die schiefe Ebene des Schiebers durch einen Schlitz definiert, in dem ein von der Verschlussnadel getragenes Rollglied eingesetzt ist.
Die Erfindung sieht verschiedene Gestaltungen der Gießvorrichtung hinsichtlich der Positionierung des elektrischen Rotationsmotors vor: gemäß einer ersten Gestaltung kann der Motor so positioniert sein, dass seine Achse parallel und versetzt zur Achse der Verschlussnadel ist, und gemäß einer zweiten Gestaltung kann die Achse des elektrischen Motors orthogonal zur Achse der Verschlussnadel angeordnet sein.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel angegeben sind, ausführlich beschrieben werden, wobei:
1 einen teilweise im Schnitt dargestellten schematischen Aufriss einer Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
2 eine zu 1 analoge Ansicht zeigt, in der eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Spritzgießen gemäß der Erfindung dargestellt ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Bezug nehmend auf 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Abschnitt einer Warmkammer einer Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien bezeichnet, durch den das flüssige Kunststoffmaterial einem Injektor 2 zugeführt wird, der in bekannter Weise mit dem Anguss („gate”) einer nicht dargestellten Form zusammenwirkt.
Ebenfalls in bekannter Weise besteht der Injektor 2 aus einer Düse, die mit einer Verschlussnadel 3 versehen ist, die zwischen einer vorgeschobenen oder abgesenkten Schließposition und einer angehobenen oder zurückgezogenen Öffnungsposition (in der Figur dargestellt) axial verstellbar ist, um den Strom des flüssigen Kunststoffmaterials aus der Warmkammer 1 zur Kavität der Form zu ermöglichen. Die vertikal ausgerichtete Achse der Verschlussnadel 3 ist mit A bezeichnet.
Die Verstellung der Verschlussnadel 3 entlang der Achse A wird von einem elektrischen Rotationsmotor 4 gesteuert, dessen mit 5 bezeichnete Welle entlang einer Achse B angeordnet ist, die nicht mit der Achse A der Verschlussnadel 3 zusammenfällt. Im Falle des in 1 dargestellten Beispiels ist die Achse B des elektrischen Rotationsmotors 4 zur Achse A parallel und seitlich versetzt.
Mit 6 ist eine Schrauben-Mutter-Baugruppe bezeichnet, deren mit C bezeichnete Achse orthogonal zu Achse A und B ausgerichtet ist. Es ist gleichwohl darauf hinzuweisen, dass die die Achsen B und C enthaltende Ebene einen beliebigen Winkel mit der die Achsen A und C enthaltenden Ebene bilden kann.
Die mit 7 bezeichnete Schraube der Baugruppe 6 ist zweckmäßigerweise vom Umlauftyp und wird von der Welle 5 des elektrischen Rotationsmotors 4 durch ein in diesem Fall aus einem Paar konischer Zahnräder bestehendes Zahnradgetriebe 8 in Drehung versetzt. Die mit 9 bezeichnete Mutter der Schraube ist entlang der Achse C für den Antrieb der Verschlussnadel 3 verschiebbar. Gemäß der kennzeichnenden Eigenschaft der Erfindung wird dieser Antrieb durch eine allgemein mit 10 bezeichnete Keilgetriebevorrichtung realisiert, die einen Schieber 11 aufweist, der entlang einer zur Achse A der Verschlussnadel 2 orthogonalen Richtung, die mit der Achse C der Schrauben-Mutter-Baugruppe 6 zusammenfällt, abwechselnd verschiebbar ist. Der Schieber 11 ist mit einer schiefen Ebene ausgebildet, mit der die Verschlussnadel 3 derart funktional gekoppelt ist, dass die Verschiebung des Schiebers 11 die axiale Bewegung der Verschlussnadel 3 bewirkt. Im Falle des dargestellten Beispiels ist diese schiefe Ebene durch einen Schlitz 12 definiert, dessen Neigungswinkel bezüglich der Achse C oder bezüglich der Achse A derart gewählt werden kann, dass die Übertragungseigenschaften des vom elektrischen Rotationsmotor 4 erzeugten Drehmoments verändert werden können. Im Schlitz 12 ist ein komplementäres Glied 13 vom Roll- oder auch Gleittyp eingesetzt, das vom oberen Ende der Verschlussnadel 3 getragen wird.
Aus der vorangehenden Beschreibung wird offensichtlich, dass im Betrieb die Drehung, in die die Schraube 7 vom elektrischen Rotationsmotor 4 durch die Welle 5 und das Zahnradgetriebe 8 versetzt wird, die Verschiebung der Mutter 9 und somit des Schiebers 11 entlang der Achse C steuert. Aufgrund der Interaktion zwischen dem schrägen Schlitz 12 und dem komplementären Glied 13 verschiebt sich die Verschlussnadel 3 in eine Richtung oder in die entgegengesetzte Richtung, um jeweils das Öffnen und das Schließen des Injektors 2 durchzuführen.
Die zweite Ausführungsform der Gießvorrichtung gemäß der Erfindung, die in 2 dargestellt ist, in der Teile, die mit den bereits beschriebenen Teilen identisch oder diesen ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden, unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform lediglich durch eine andere Anordnung des elektrischen Rotationsmotors 4, der in diesem Fall orthogonal zur Verschlussnadel 3 angeordnet ist. Das heißt, das die Achse B des Motors 4 perpendikulär zur Achse A der Verschlussnadel 3 ist und mit der Achse C der Schrauben-Mutter-Baugruppe 6 zusammenfällt, die ihrerseits mit der Verschiebungsrichtung des Schiebers 11 zusammenfällt. Das Zahnradgetriebe 8, das nicht im Einzelnen dargestellt ist, da es dem Fachmann geläufig ist, ist in diesem Fall ebenfalls koaxial und somit in einer Linie mit dem elektrischen Motor 4 und der Schrauben-Mutter-Baugruppe 6.
Die Steuerung der vom elektrischen Rotationsmotor 4 durch das oben beschriebene Keilgetriebe bewirkten Verstellungen der Verschlussnadel 3 kann auf verschiedene Weise und typischerweise durch eine elektronische Schaltung vorgenommen werden, die einem Wandler, zum Beispiel vom (nicht dargestellten, da konventionellen) Gebertyp, untergeordnet ist, der funktional mit der Verschlussnadel 3 oder einer der Getriebekomponenten verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich können die Positionen der Endlage der Verschlussnadel 3 jeweils am Ende der Öffnungsphase und am Ende der Schließphase auch durch mechanische Anschläge, die mit dem Getriebe funktional verbunden sind, bestimmt werden.
Die Steuerung des elektrischen Rotationsmotors 4 erfolgt zweckmäßig gemäß vorbestimmten Einstellungen, d. h., normalerweise auf eine Weise, die nicht mit den Strömungsbedingungen des einzuspritzenden geschmolzenen Kunststoffmaterials zusammenhängt, die in diesem Fall nicht erfasst werden müssen.
Die Betätigungsbaugruppe der Verschlussnadel 3, die aus dem elektrischen Rotationsmotor 4, dem Zahnradgetriebe 8, der Schrauben-Mutter-Baugruppe 6 und der Keilgetriebevorrichtung 10 besteht, kann von der Warmkammer 1 oder von der Klemmplatte, mit der die Form der Einspritzvorrichtung konventionell versehen ist, getragen werden. Diese zweite Lösung hat den Vorteil, dass weder für den elektrischen Teil noch für den mechanischen Teil der Betätigungsbaugruppe ein Kühlsystem erforderlich ist, da die Form in bekannter Weise mit Klimatisierungskanälen versehen ist. Zudem ist die Betätigungsbaugruppe im Falle etwaiger Defekte der Kühlkreisläufe keiner durch die Hitze aus der Warmkammer bedingten Überhitzung ausgesetzt, so dass keine aktiven Wärmeschutzsysteme notwendig sind. Diese zweite Lösung hat ferner den Vorteil, dass es, da die Betätigungsbaugruppe von der Warmkammer losgelöst ist, grundsätzlich möglich ist, so vorzugehen, dass die Form lediglich aus dem die Kavität und das Einspritzsystem aufweisenden vorderen Teil besteht, während die mit allen Komponenten der Betätigungsbaugruppe versehene Klemmplatte eventuell für andere Einspritzvorrichtungen wieder verwendet werden kann. Insbesondere die Klemmplatte mit der Betätigungsbaugruppe kann gleichermaßen für eine Reihe von Formen geeignet sein, die sich zum Beispiel im Falle des Einspritzens von Einzelheiten, die zwar voneinander verschieden, aber von der Struktur und Funktion her ähnlich sind, lediglich durch die Form der Kavität voneinander unterscheiden. In diesem Fall besteht die einzige Voraussetzung für die Verwendung derselben Klemmplatte mit der Betätigungsbaugruppe darin, dass die Positionen der Einspritzpunkte unverändert beibehalten werden. Dadurch ist es möglich, die gleichen Komponenten wieder zu verwenden, was die Kosten der Formen letztendlich senkt.
Selbstverständlich können zahlreiche Variationen der Einzelheiten der Konstruktion und der Ausführungsformen gegenüber der hier beschriebenen und dargestellten Weise vorgenommen werden, ohne den in den anhängenden Ansprüchen definierten Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
So kann zum Beispiel die Anordnung der Schrauben-Mutter-Baugruppe 6 auch umgekehrt sein, derart, dass die Schraube 7 sich verschiebt und die Mutter 9 sich dreht. In diesem Fall besteht der Schieber 11 aus einer Drehtrommel, die eine schräge Oberfläche aufweist, mit der das komplementäre Roll- oder Gleitglied 13, das von der Verschlussnadel 3 getragen wird, derart arbeitet, dass die Drehung der Trommel die axiale Bewegung der Verschlussnadel bewirkt.
Auch die Gestaltung der Keilgetriebeanordnung 10 kann umgekehrt sein, wobei der Schlitz 12 durch ein mit der Verschlussnadel 3 fest verbundenes Keilelement, das mit einem komplementären sich verschiebenden oder drehenden Glied zusammenwirkt, ersetzt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7214048 [0003]
JP 6114887 A [0003]
US 7121820 [0003]
US 6294122 [0003]
EP 13171982 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien, aufweisend zumindest einen Injektor (2), in dem eine Verschlussnadel (3) axial beweglich ist, und Betätigungsmittel zum Steuern der axialen Verstellung der Verschlussnadel (3) zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition, um den Strom von flüssigem Kunststoffmaterial unter Druck aus der Warmkammer (1) in die Kavität einer Form zu ermöglichen, wobei die Betätigungsmittel einen elektrischen Rotationsmotor (4) und eine Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) zum Umwandeln der Drehung der Welle (5) des elektrischen Rotationsmotors (4) in eine Verschiebung der Verschlussnadel (3) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) und der Verschlussnadel (3) eine Keilgetriebevorrichtung (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilgetriebevorrichtung (10) einen Schieber (11) aufweist, der entlang einer zur Verschlussnadel (3) orthogonalen Richtung (C) abwechselnd verschiebbar ist und eine schiefe Ebene (12) bezüglich dieser Richtung (C) aufweist, mit der die besagte Verschlussnadel (3) derart funktional gekoppelt ist, dass die Verschiebung des besagten Schiebers (11) die axiale Bewegung der besagten Verschlussnadel (3) bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte schiefe Ebene des Schiebers (11) durch einen Schlitz (12) definiert ist, in dem ein komplementäres Roll- oder Gleitglied (13), das von der Verschlussnadel (3) getragen wird, eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (7) der Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) vom elektrischen Rotationsmotor (4) in Drehung versetzt wird und die Mutter (9) translatorisch mit dem besagten Schieber (11) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verschlussnadel (3) eine erste Achse (A) definiert, die Welle (5) des elektrischen Rotationsmotors (4) eine zweite Achse (B) definiert und die Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) eine dritte Achse (C) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Achse (A, B) zueinander parallel und versetzt sind und die dritte Achse (C) zur besagten ersten und zweiten Achse (A, B) orthogonal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verschlussnadel (3) eine erste Achse (A) definiert, die Welle (5) des elektrischen Rotationsmotors (4) eine zweite Achse (B) definiert und die Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) eine dritte Achse (C) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Achse (A, B) orthogonal zueinander sind und die dritte Achse (C) mit der besagten zweiten Achse (B) zusammenfällt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Welle (5) des elektrischen Rotationsmotors (4) und die Schraube (7) der Schrauben-Mutter-Baugruppe (6) ein Zahnradgetriebe (8) eingefügt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilgetriebevorrichtung (10) eine Drehtrommel aufweist, die eine schräge Oberfläche aufweist, mit der ein komplementäres Roll- oder Gleitglied (13), das von der Verschlussnadel (3) getragen wird, derart arbeitet, dass die Drehung der besagten Drehtrommel die axiale Bewegung der besagten Verschlussnadel (3) bewirkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Betätigungsmittel von der Klemmplatte einer Form getragen werden.