DE3887129T2

DE3887129T2 - Verdichter für einspritzgiessmaschinen.

Info

Publication number: DE3887129T2
Application number: DE88908378T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Inaba; Masayuki Fanuc Dai- V Iwatsuki; Hideo Naito; Kikuo Room - Fanuc Ma Watanabe
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1987-10-24
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-09-29
Also published as: JPH0745160B2; KR890701315A; EP0338086A1; KR960015295B1; JPH01110118A; WO1989003757A1; US4906173A; EP0338086B1; DE3887129D1; EP0338086A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spritzformpreßmachine zum Verdichten von schmeltzflüssigem Harz, das in Formen eingespritz wird, wobei das Harz geformt wird, insbesondere auf eine Verdichtereinheit.
Beim Formen von Spezialharz, das einen Mangel an Fluidität bei einer normalen Einspritztemperatur hat, oder beim Präzisionsformen von Produkten, wie Linsen oder Substraten für optische Platten, die eine Abmessungsgenauigkeit in Mikrons oder eine noch höhere Genauigkeit erfordern, wird ein Einspritzverdichtungsformen so ausgeführt, daß das in Formen eingespritzte Harz verdichtet wird, um eine Verbesserung in der Abmessungsgenauigkeit und der Gleichförmigkeit in der Materialdichte zu erhalten.
Üblicherweise (siehe JP-A 59 009 034) wird das Spritzformpressen durch Ausstoßen eines Verdichtungszapfens bei einem Einspannmechanismusbereich einer Einspritzverdichtungsmaschine ausgeführt, und zwar von einer beweglichen Traverse in Richtung auf die Formen durch einen hydraulischen Mechanismus, wodurch ein Druckblock in Richtung auf eine Ausnehmung der bewegbaren Seite einer Form in einem Zeitpunkt, der dem Druckhalteprozeß nach dem Ende des Einspritzvorgangs entspricht, geschoben wird. Beim Spritzformpressen dieser Art ist es wesentlich, den Arbeitsablauf, die Schubkraft oder die Postion des Druckzapfens zu steuern. Bei hochgenauem Formen verursacht jedoch die Verwendung einer hydraulischen Verdichtungseinheit wie in einer herkömmlichen Anordnung eine Änderung der Eigenschaften der hydraulischen Arbeitsflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur und dgl., wodurch die Folgeleistung und die Reproduzierbarkeit der Arbeit der Verdichtereinheit geändert wird. Es ist somit schwierig, den Verdichtungszapfen genau zu steuern. Da die hydraulische Verdichtereinheit durch die hydraulische Betriebsflüssigkeit verunreinigt werden kann und sie darüberhinaus unter hohem Druck ist, muß sie strikt gewartet werden, und die Einheit selbst ist teuer.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdichtereinheit einer Spritzformpreßmaschine vorzusehen, die hohe Steuerleistungen einschließlich Folgeleistungen, Reproduzierbarkeit usw. hat und die in der Lage ist, hochgenau zu formen.
Um die obige Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist eine Verdichtereinheit einer Spritzformpreßmaschine vorgesehen, bei der ein Zapfen von einer bewegbaren Traverse in Richtung auf eine Form, die auf der Traverse montiert ist, herausgestoßen wird, wodurch die schmelzflüssige Harzfüllung der Form verdichtet wird. Die Verdichtereinheit umfaßt einen Servomotor, der auf der bewegbaren Traverse angeordnet ist, eine Kugelmutter, die betriebsmäßig mit dem Servomotor für eine Drehbewegung gekoppelt ist, und die Kugelschraube, die angepaßt ist, daß sie durch Aufschrauben mit der Kugelmutter in Eingriff gelangt und die sich in der axialen Richtung bewegt, wobei sie die Drehbewegung der Kugelmutter begleitet und betriebsmäßig mit dem Zapfen gekoppelt ist.
Somit wird bei der Verdichtereinheit nach der vorliegenden Erfindung der Verdichtungszapfen durch den Servomotor mit Hilfe der Kugelschraube und der Kugelmutter angetrieben, so daß Änderungsfaktoren der Steuerung bezogen auf den Verdichtungszapfen eliminiert werden können, und es kann somit ein Präzisionsformen einer hohen Qualität wiederholbar erhalten werden. Darüberhinaus kann die Verdichtereinheit relativ leicht gewartet werden, ohne ihre Umgebung zu verschmutzen, und sie kann zu relativ niedrigen Kosten hergestellt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, die den Hauptteil einer Verdichtereinheit nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Vorderansicht, teilweise im Schnitt, die einen Einspannmechanismus einer Einspritzgießmaschine zeigt, die mit der Verdichtereinheit von Fig. 1 ausgestattet ist; und
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III- III von Fig. 2.
Die Spritzformpreßmaschine nach einer Ausfürungsform der vorliegenden Erfindung ist mit einem in Fig. 2 gezeigten direktwirkenden Einspannmechanismus 1 versehen. Bei diesem Einspannmechanismus ist eine bewegliche Traverse 3 zur Hin- und Herbewegung entlang von vier Spurstangen angeordnet (wobei einige mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet sind), die eine ortsfeste Traverse 2 und eine hintere Traverse 4 miteinander verbinden. Es sind Werkzeuge (nicht gezeigt) individuell auf den Traversen 2 und 3 befestigt.
Die hintere Traverse 4 ist an einem Einspannservomotor 8 befestigt und eine Klemmkugelschraube 7, die eine Einspannkugelmutter 6 hat, die gewindeartig darauf befestigt ist, erstreckt sich entlang einer Längsachse m des Einspannmechanismus 1. Die Kugelschraube 7 und der Servomotor 8 sind miteinander über einen Einspannleistungsübertragungsmechanismus 12 gekoppelt, der aus Riemenscheiben 9 und 10 besteht, die am hinteren Endteil der Kugelschraube 7 und an der Abgabewelle des Servomotors jeweils befestigt sind, sowie mit einem Steuerriemen 11, der die beiden Riemenscheiben verbindet und der auf der hinterer Endflächenseite der hinteren Traverse 4 angeordnet ist.
Ein Maschinengehäuse 13, das mit der beweglichen Traverse 3 zur axialen Bewegung gemeinsam mit der Traverse 3 befestigt ist und eine später erwähnte Verdichtereinheit 36 trägt, weist einen vorderen und hinteren Tragteil 15 und 18 sowie ein Gehäuse 17 auf, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt. Der vordere Tragteil 15 ist an einer Seite der peripheren Oberfläche der beweglichen Traverse so befestigt, daß er davon radial nach außen herausragt. Das Gehäuse 17 ist fluchtend mit der Achse m des Einspannmechanismus 1 angeordnet, und es ist an der hinteren Endfläche der beweglichen Traverse 3 durch vier Führungsstangen 16 (siehe Fig. 3) befestigt, so daß es parallel zur beweglichen Traverse 3 und von der Traverse 3 axial beabstandet ist. Der hintere Tragteil 18 ist auf der peripheren Oberfläche des Gehäuses 17 befestigt, um so radial nach außen aus der peripheren Oberfläche zu ragen und dem vorderen Tragteil 15 in einem axialen Abstand davon gegenüberzuliegen.
Ein Lochschiebergehäuse 14 ist koaxial mit dem Gehäuse 17 an der hinteren Endfläche des Gehäuses befestigt, und die Einspannkugelmutter 6 ist an der hinteren Endfläche des Gehäuses befestigt. Dieser Teil der Einspannkugelschraube 7 auf der Seite des Schiebergehäuses 14 ist in Bezug auf die Mutter 6 innerhalb des Gehäuses angeordnet. Der hintere Tragteil 18 ist an einem Verdichtungsservomotor 19 und einem Geschwindigkeitsminderer 21 befestigt, der mit einer Abgabewelle 20 verbunden ist, wobei der Servomotor 19 in Verbindung mit verschiedenen später erwähnten Elementen eine Verdichtereinheit 36 bildet. Eine Abgabewelle 22 des Geschwindigkeitsminderers 21 hat eine Riemenscheibe 23 auf dessen Zwischenteil, und die unmittelbaren und von der Mitte entfernten Enden der Abgabewelle 22 sind jeweils durch den hinteren und vorderen Tragteil 18 und 15 gelagert.
Ein Schraubenmuttergehäuse 25, das in einem Loch des Gehäuses 17 axial mit dem Gehäuse angeordnet ist, ist drehbar auf dem Gehäuse 17 durch ein Radiallager 16 mit einem großen Durchmesser, ein Axialdrucklager 27 und ein Traglager 28 gelagert. Eine Riemenscheibe 30, die eine darin befestigte Verdichtungskugelmutter 24 für die gemeinsame Drehung aufweist, ist an der vorderen Endfläche des Muttergehäuses 25 so befestigt, daß sie mit der Riemenscheibe 23 in Bezug auf die axiale Richtung fluchtet. Ein Steuerriemen 34 ist zwischen den beiden Riemenscheiben 23 und 30 herumgeführt. Diese Elemente 23, 30 und 34 stellen zusammen mit dem Geschwindigkeitsminderer 21 einen Leistungsübertragungsmechanismus 35 zur Übertragung der Drehkraft des Servomotors 19 zur Kugelmutter 24 dar. Die Verdichtereinheit 36 ist durch Anordnen des Mechanismus 35 zwischen der Traverse 3 und dem Gehäuse 17 kompakt ausgeführt.
Weiter steht eine Verdichtungskugelmutter 29 gewindeartig mit der Kugelmutter 24 in Eingriff. Die Kugelmutter 29 ist so angeordnet, daß ihr hinterer Endteil in einem Zentralloch 25a entfernbar befestigt sein kann, das im Schraubenmuttergehäuse 25 gebildet ist. Der vordere Endteil der Kugelmutter 29 erstreckt sich zu einer axialen Position auf der Seite der beweglichen Traverse 3 in Bezug auf die Verdichtungskugelmutter 24 und durchdringt ein axiales Loch 31a, das durch eine Stütze 31 gebohrt ist, die durch die Führungsstäbe 16 für eine axiale Bewegung gelagert ist. Ein Verdichtungsbolzen 32 ist auf einer Schraube 33 durch Aufschrauben am Spitzenende der Kugelschraube 29 befestigt. Der Bolzen 32 kann aus der beweglichen Traverse 3 in Richtung auf eine Form (ein Teil von ihr ist mit dem Bezugszeichen 100 versehen) herausgestoßen werden, die an der bewegbaren Traverse 3 über ein Durchgangsloch 31a befestigt ist, das in der beweglichen Traverse 3 mit der Achse m des Einspannmechanismus 1 fluchtend gebildet ist.
In Fig .1 bezeichnet das Bezugszeichen 37 eine Koppelstange, die die jeweiligen oberen Oberflächen der vorderen und hinteren Tragteile 15 und 18 verbindet, wodurch diese beiden Tragteile verstärkt werden. Ein Drucksensor 38 ist zwischen dem Axialdrucklager 27 und dem Gehäuse 17 angeordnet. Weiter ist die Einspritzverdichterformgebungsmaschine mit einem Steuerbereich (nicht gezeigt) versehen, beispielsweise mit einer numerischen Steuereinheit, die in herkömmlicher Weise aufgebaut ist. Dieser Steuerbereich ist arbeitmäßig mit dem Einspannmechanismus 1 und der Verdichtereinheit 36 verbunden.
Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise der oben erwähnten Spritzformpreßmaschine.
Als Antwort auf einen Befehl vom Steuerbereich wird der Einspannservomotor 8 des Einspannmechanismus 1 vor dem Beginn der Einspritz- und Verdichtungsprozesse angetrieben. Darauf dreht die Kugelschraube 7 in einer vorbestimmten Richtung aufgrund des Einspannleistungsübertragungsmechanismus 12. Als Folge davon bewegt sich die Einspannkugelmutter 6 nach vorne entlang der Achse m, wodurch die bewegliche Traverse 3 veranlaßt wird, sich entlang mit der Verdichtereinheit 36, die auf dem Maschinengehäuse 13 gemeinsam mit der Traverse 3 montiert ist, nach vorne durch das Medium des Schiebergehäuses 14 zu bewegen. Somit werden die Formen, die individuell an den ortsfesten und bewegbaren Traversen 2 und 3 befestigt sind, miteinander verklemmt. Nach Abschluß der Formklemmung wird der Einspritzprozeß gestartet, so daß die Formen mit dem schmelzflüssigen Harz durch eine Einspritzdüse (nicht gezeigt) gefüllt werden. Wenn dies abgeschlossen ist, beginnt der Verdichtungsprozeß, worauf der Verdichtungsservomotor 19 angetrieben wird, so daß die Verdichtungskugelmutter 24 zusammen mit dem Gehäuse 17 durch den Leistungsübertragungsmechanismus 35 in eine Drehung versetzt wird. Demnach bewegt sich die Verdichtungskugelschraube 29 entlang mit der Stütze 31 nach vorne. Darauf erstreckt sich der Verdichtungsbolzen 32, der gemeinsam mit der Kugelschraube 29 ausgebildet ist, durch das Medium der Schraube 33 in die bewegbare Form 100, wodurch ein Druckblock (nicht gezeigt) in die bewegbare Form in eine Ausnehmung der Form gedrückt wird. Als Folge davon wird ein notwendiger Druck auf das Harz in der Form angelegt, so daß das Harz feine Teile der Präzisionsform erreicht und eine gleichmäßige Dichte zur Folge hat. Während des Druckvorgangs macht die Reduzierabgabewelle 22, die durch den vorderen und hinteren Tragteil 15 und 18 gelagert ist, keine Durchbiegung oder dgl. durch, die der Betätigungskraft des Leistungsübertragungsmechanismus 35 zuzuschreiben wäre.
Während des oben erwähnten Verdichtungsprozesses wird der Verdichtungsbolzen 35 um einen erforderlichen Betrag mit einem Druck und einer Geschwindigkeit gedrückt, die gemäß der Eigenschaft der Formen und des Harzes vorher eingestellt wurden, und zwar zu einem passenden Zeitpunkt nach dem Ende der Einspritzung. Die Steuerung für diesen Vorgang kann leicht und genau durch den Steuerbereich und den Drucksensor 38 durchgeführt werden.
Aufeinanderfolgende Prozesse, einschließlich Prozesse zum Kühlen, Formöffnen usw. sind nicht wesentlich von denen des Einspritzformens verschieden. Aus diesem Grund wird hier auf eine Beschreibung dieser Prozesse verzichtet.

Claims

1. Verdichtereinheit (36) einer Spritzformpreßmaschine, bei der ein Bolzen (32) von einer bewegbaren Traverse (3) in Richtung auf eine Form herausspringt, die auf der Traverse (3) montiert ist, wodurch eine schmelzflüssige Harzfüllung der Form verdichtet wird,

gekennzeichnet durch:

einen Servomotor (19), der auf der bewegbaren Traverse angeordnet ist;

eine Kugelmutter (24), die arbeitsmäßig mit dem Servomotor (19) zur Drehung gekoppelt ist; und

eine Kugelschraube (29), die angepaßt ist, daß sie aufgeschraubt mit der Kugelmutter (24) in Eingriff steht und die sich in der axialen Richtung bewegt, wobei sie die Drehbewegung der Kugelmutter begleitet und arbeitsmäßig mit dem Bolzen (32) gekoppelt ist.

2. Verdichtereinheit (36) nach Anspruch 1, die weiter umfaßt:

ein Maschinengehäuse, das an einer peripheren Oberfläche der bewegbaren Traverse befestigt (3) ist; und

ein Gehäuse (17), das durch die bewegbare Traverse (3) für eine Drehbewegung und eine axiale Bewegung gemeinsam mit der bewegbaren Traverse (3) gelagert ist;

wobei der Servomotor (19) am Maschinengehäuse befestigt ist und die Kugelmutter (24) durch dieses Gehäuse für eine gemeinsame Drehbewegung mit dem Gehäuse (17) gelagert ist.

3. Verdichtereinheit (36) nach Anspruch 2, wobei das Maschinengehäuse einen ersten und zweiten Tragteil (15, 18) umfaßt, die voneinander beabstandet und einander gegenüberliegen, wobei das Gehäuse (17) in einer axialen Entfernung von der bewegbaren Traverse (3) angeordnet ist, wobei eine erste Riemenscheibe (9) drehbar zwischen dem ersten und zweiten Tragteil gelagert ist und so angeordnet ist, daß sie durch den Servomotor (19) angetrieben wird, wobei eine zweite Riemenscheibe (10) mit der kugelmutterseitigen Endfläche des Gehäuses (17) zur gemeinsamen Drehbewegung mit ihr befestigt ist, wobei ein Riemen (11) zwischen der ersten und zweiten Riemenscheibe (9, 10) gespannt ist, und wobei die Kugelmutter (24) in der zweiten Riemenscheibe (10) befestigt ist.

4. Verdichtereinheit nach Anspruch 3, wobei eine Abgabewelle (22) des Servomotors (19) durch den ersten und zweiten Tragteil (15, 18) drehbar gelagert ist.