DE4421410A1 - Getriebe für Spritzgießwerkzeuge zur Erzeugung einer Hub-Dreh-Bewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Spritzgießwerkzeuge zur Erzeugung einer Hub- mit überlagerter Drehbewegung bzw. zur Umwandlung einer Linear- in eine Rotationsbewegung zum Transport von Teilen aus Formnestern innerhalb des Werkzeugs.

Bei Werkzeugen in der Kunststoffverarbeitung, so bei Spritz­ gießwerkzeugen für Mehrkomponententeile, ist es erforderlich, ein gespritztes Teil oder eine Formhälfte anzuheben und sodann um einen bestimmten Winkel in Umfangsrichtung weiterzudrehen bzw. zu verschwenken. Hierzu ist es notwendig, jeder Bewe­ gungsrichtung einen gesonderten Antrieb zuzuordnen. So wird das Drehkreuz mit dem Maschinenauswerfer angehoben bzw. ab­ gesenkt, während die Drehbewegung des Drehkreuzes mittels Zahnstange/Zahnradsystem und Hydraulikzylindern erfolgt. Dies bedeutet nicht nur eine erhebliche Verteuerung des Werkzeugs, sondern es gibt auch Schwierigkeiten in der Abstimmung und Koordination der beiden Bewegungsabläufe.

Die Aufgabe der Erfindung besteht vor allem darin, ein Ge­ triebe der eingangs genannten Art für Spritzgießwerkzeuge zu schaffen, bei dem mittels eines einzigen Antriebs beide Bewegungen, also sowohl die Hub- oder Linear- als auch die Dreh- oder Rotations- bzw. Schwenkbewegung, erzeugt werden können. Dabei sollen die beiden Bewegungen exakt aufeinander abgestimmt und jederzeit präzise reproduzierbar sein. Das Ge­ triebe soll einfach im Aufbau, kompakt in der Ausbildung und störunanfällig sein, dabei eine sehr gute Kinematik aufweisen und zur Ausführung der Bewegungen nur kurze Zeit benötigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale vor­ gesehen, wobei noch in den dem Anspruch 1 folgenden Ansprü­ chen für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Wei­ terbildungen beansprucht sind.

Das erfindungsgemäße Getriebe besteht also im wesentlichen aus einer genuteten Spindel und einem in die Nuten eingrei­ fenden Führungsdorn. Die Spindel weist eine im wesentlichen zylindrische Mantelfläche auf, in der jeweils von beiden axialen Enden her zur Mitte hin verlaufende Nuten angeordnet sind, die in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind und je­ weils wechselseitig innerhalb eines etwa axial mittig ange­ ordneten Übergangsbereichs ineinanderlaufen. Dabei verlaufen die jeweils zueinander versetzten Nuten bis zum Übergangsbe­ reich jeweils achsparallel. Innerhalb des Übergangsbereichs sind Verbindungsnuten vorgesehen, die vom Ende der einen achs­ parallelen Nut zum Anfang der zugehörigen anderen achspar­ allelen Nut hin verlaufen und die beiden zusammenwirkenden Nuten miteinander verbinden. Dabei hängt die Steigung dieser Verbindungsnuten von der axialen Erstreckung des Übergangs­ bereichs und vom Nutversatz ab. Weiterhin steigen die Verbin­ dungsnuten in ihrer Nut tiefe von der einen zur anderen achs­ parallelen Nut hin etwa rampenförmig mit geringer Neigung an. Im Bereich des Einlaufs in die andere Nut fallen die Verbin­ dungsnuten in ihrer Nut tiefe bis zur Nut tiefe der zugehörigen achsparallelen Nut ab, so daß im Einlaufbereich der Verbin­ dungsnuten jeweils ein Absatz entsteht. Die Spindel ist in ihrer Achsrichtung verlagerbar und drehbar gelagert. Wird nun die Spindel, beispielsweise durch den Maschinenauswerfer der Spritzgießmaschine, in Axialrichtung verschoben, so zwingt ihr der in die achsparallelen Nuten des einen axialen Bereichs eingreifende ortsfeste Führungsdorn eine rein lineare Bewe­ gung (Hubbewegung) auf. Tritt der Führungsdorn in die Verbin­ dungsnut ein, so wird die Spindel bei fortdauernder Hubbewe­ gung um einen bestimmten, von den Abmessungen und der Ausbil­ dung der Verbindungsnut abhängigen Winkelbetrag in Umfangs­ richtung gedreht bzw. verschwenkt, bis der Führungsdorn in die zugehörige andere achsparallele Nut eintritt. Beim Zurück­ fahren der Spindel wird der Führungsdorn durch den Absatz am Ende der zuvor durchlaufenen Verbindungsnut am Eintritt in diese Verbindungsnut gehindert; vielmehr gleitet der Führungs­ dorn in die korrespondierende daneben angeordnete Verbindungs­ nut, so daß die Spindel beim weiteren Rückverlagern wieder­ um in derselben Richtung wie vorher weitergeschwenkt wird, bis zum Eintreten des Führungsdorns in die andere achspar­ allel verlaufende Nut. Bei Anordnung von jeweils zwei diame­ tral gegenüberliegenden achsparallelen Nuten und einem Ver­ satz des zugehörigen anderen Nutenpaares um 90° wird also die Spindel bei jeder Abwärtsbewegung und jeder Aufwärtsbewegung um jeweils 90°, also um eine Vierteldrehung, verschwenkt, während sie gleichzeitig ihre jeweilige Hubbewegung ausführt. Zweckmäßigerweise ist der Führungsdorn federnd nachgiebig, so daß er aus der Verbindungsnut in die zugehörige achspar­ allele Nut einfallen kann und jeweils an der einen Nutflanke geführt ist. Statt der gleitenden Führung kann auch eine Wälzführung vorgesehen sein, indem beispielsweise der Führungs­ dorn um seine Längsachse drehbar gelagert ist. Insgesamt zeigt sich, daß ein wirksames Getriebe für ein Spritzgießwerkzeug geschaffen ist, das sowohl Linear- als auch überlagerte Dreh- bzw. Schwenkbewegungen erzeugt und somit vielseitig einsetz­ bar ist. Aufgrund seiner kompakten Ausbildung beansprucht das Getriebe nur wenig Platz, so daß es auch bei beengten Platz­ verhältnissen eingesetzt werden kann. Das Getriebe weist eine sehr gute Kinematik auf; durch entsprechende Ausbildung der Nuten kann eine allmählich ansteigende Beschleunigung in der Startphase und eine allmählich sinkende Verzögerung in der Endphase erreicht werden. Es ergibt sich eine sehr kurze Schwenkzeit, da bereits während der Hubphase gedreht wird. Es ist keine besondere Hydraulik, Pneumatik oder Elektrik notwendig. Zum Antrieb genügt einzig und allein der Maschinen­ auswerfer, der mit der Spindel in Wirkverbindung steht. Ein­ stell- und Einrichtarbeiten an der Maschine sind nicht nötig. Das Getriebe wird insbesondere vorteilhaft eingesetzt beim Transport von Vorspritzlingen bei Mehrkomponenten-Werkzeugen oder beim Transport von Einlegeteilen (z. B. Metallteile) aus dem Magazin ins Formnest oder des Spritzlings aus dem Form­ nest zum nächsten Arbeitsschritt im Werkzeug (z. B. Stanzen).

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivi­ sche Ansicht des aus Spindel und Führungsdorn bestehenden Getriebes,

Fig. 2 eine Abwicklung des Spindelman­ tels, abgebrochen, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Spindelmantel gemäß Schnitt III-III in Fig. 2 längs einer der Verbindungsnuten.

In Fig. 1 ist das Getriebe zur Erzeugung einer Hub-Dreh- Bewegung schematisch in perspektivischer Darstellung gezeigt. Es besteht im wesentlichen aus einer Spindel 1 mit am zylin­ drischen Mantel 2 angeordneten Nuten und einem Führungszap­ fen oder -dorn 3, der in die Nuten eingreift. Dabei trägt der Spindelmantel 2 jeweils von den axialen Enden zur Mitte hin verlaufend Nuten 4 und 5, wobei die Nuten 4 und 5 jeweils miteinander einen bestimmten Umfangswinkel zwischen sich ein­ schließen und die Nuten 4 jeweils gegenüber den Nuten 5 um einen bestimmten Umfangswinkel zueinander versetzt sind. Dies ist insbesondere in Fig. 2 zu erkennen, die eine Abwicklung des Spindelmantels 2 mit den Nuten 4, 5 zeigt. Im axialen Mittenbereich sind zwischen den Nuten 4 und 5 Verbindungsnu­ ten 6 angeordnet, die jeweils eine Nut 4 mit einer versetzten Nut 5 verbinden. Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, sind insgesamt vier Nuten 4 und vier Nuten 5 vorgesehen, die je­ weils diametral am Spindelmantel 2 gegenüberstehen. Diese Nuten 4 und 5 sind zueinander um einen Umfangswinkel von 45° versetzt und weisen einen zur Achse 7 der Spindel 1 parallelen Verlauf auf. Die Steigung der Verbindungsnuten 6 ist abhängig von der axialen Länge des Übergangsbereichs zwischen den bei­ den Nutenpaaren 4 und 5 sowie von deren Versatz. Die Verbin­ dungsnuten 6 weisen außerdem eine in ihrer Tiefe rampenähnli­ che Ausbildung auf, d. h. die Nuttiefe steigt allmählich vom Ende der einen Nut 5 zum Anfang der zugehörigen Nut 4 an, während die benachbarte Verbindungsnut 6 vom Ende dieser Nut 4 zum Anfang der zugehörigen Nut 5, die in Fig. 2 zum besseren Verständnis mit 5′ bezeichnet ist, in der Nuttiefe allmählich abnimmt. Die Verbindungsnuten 6 laufen jeweils abwechselnd mit einem Absatz 8 in die zugehörigen Nuten 4 bzw. 4′ bzw. 5 bzw. 5′ ein. In Fig. 3 ist die durch die sich verringernde Nuttiefe gebildete Rampe mit 9 bezeichnet.

Aus der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise des Getriebes gehen auch weitere konstruktive Merkmale hervor:

Die Spindel 1 ist in Axialrichtung verschiebbar bzw. verlager­ bar, wie dies durch die Pfeile A und B angedeutet ist. Außer­ dem ist die Spindel 1 auch drehbar (Pfeil C) gelagert. Wird nun die Spindel 1 gemäß Pfeil A axial nach oben verlagert, z. B. durch den Maschinenauswerfer (nicht dargestellt), so gleitet der Führungsdorn 3, der im übrigen federnd nachgiebig in die Nut 4 eingreift, zunächst in der achsparallelen Nut 4; die Spindel 1 führt nur eine Hubbewegung, jedoch keine Dreh­ bewegung aus. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Führungsdorn 3 den Nutgrund der Nut 4 nicht berührt, so daß der Verschleiß minimiert wird. Sobald der Führungsdorn 3 in die Verbindungsnut 6 eintritt, wird die Spindel 1 in Richtung c verschwenkt. Der Führungsdorn 3 wird an der einen Nutflanke der Verbindungsnut 6 gehalten und gleitet beim weiteren axialen Verlagern der Spindel 1 federnd gemäß Pfeil A an der Rampe 9 entlang bis zum durch diese Rampe 9 gebildeten Absatz 8 beim Einlauf in die Nut 5, wobei der Führungsdorn 3 unter der Wirkung der (nicht dargestellten) Feder in diese Nut 5 ein­ schnappt. Da der Führungsdorn 3 ortsfest angeordnet ist, hat sich die Spindel 1 bis zum Eintritt des Führungsdorns 3 in die Nut 5 um den Nutenversatz zwischen Nut 4 und Nut 5 in Richtung des Pfeils C verdreht bzw. verschwenkt, d. h. im vor­ liegenden Fall um eine Achteldrehung, d. h. in Umfangsrichtung um 45°. Wird nun die Spindel 1 wieder in die andere axiale Richtung gemäß Pfeil B verlagert, gleitet der Führungsdorn 1 zunächst in der achsparallelen Nut 5, wird vom Absatz 8 am Eintreten in die zuvor durchlaufene Verbindungsnut 6 gehin­ dert und tritt vielmehr in die benachbarte Verbindungsnut 6 ein, wobei die Spindel 1 nunmehr wiederum um eine Achteldre­ hung in Richtung Pfeil C geschwenkt wird bis zum Einfall des Führungsdorns 3 in die benachbarte Nut 4. Sobald der Führungs­ dorn 3 in die achsparallele Nut 4 eingefallen ist, endet die Schwenkbewegung der Spindel 1, die nun wieder eine reine Hub­ bewegung ausführt. Bei der nächsten axialen Verlagerung der Spindel 1 gemäß Pfeil A wiederholt sich der Vorgang. Im vor­ liegenden Fall beträgt aufgrund der Anordnung jeweils zweier diametral gegenüberliegender Nutenpaare 4 und 5 die Drehbe­ wegung pro Hub in jeder axialen Richtung eine Achteldrehung. Durch eine entsprechende Anzahl von Nuten 4 und 5 kann das Winkelmaß jeder Drehung entsprechend beeinflußt werden. Auch kann die Geschwindigkeit der Drehbewegung bei gegebener Hub­ geschwindigkeit durch eine entsprechende Wahl der Steigung der Verbindungsnuten und deren Ausbildung beeinflußt und be­ stimmt werden. Entsprechend läßt sich auch Einfluß nehmen auf die Beschleunigung in der Startphase und die Verzögerung in der Endphase.

Der Führungsdorn 3 kann auch um seine Längsachse drehbar ge­ lagert sein, so daß statt der beschriebenen Gleitbewegung an der jeweils beaufschlagten Nutflanke eine Wälzbewegung statt­ findet, wodurch Verschleiß weitgehend entfällt.

Das aus Spindel 1 und ortsfestem Führungsdorn 3 bestehende Getriebe führt also eine Hubbewegung mit überlagerter Schwenk­ bewegung um jeweils einen vorbestimmten Betrag aus. Das Ge­ triebe wird bei Spritzgießwerkzeugen eingesetzt, bei denen zunächst ein Abheben eines Elements oder Spritzlings und so­ dann dessen Verschwenken um einen bestimmten Betrag mit an­ schließendem Absenken notwendig ist. Beim Bewegungsablauf findet im unteren Teil des Ablaufes nur eine Hub- und keine Drehbewegung statt. Diese Wegstrecke wird bei Spritzgießwerk zeugen verwendet, um beim Zurückziehen des Drehkreuzes dieses über Führungsstifte zu zentrieren, so daß das notwendige Flan­ kenspiel der Nuten zu keinen Ungenauigkeiten führt.

Claims (8)

1. Getriebe für Spritzgießwerkzeuge zur Erzeugung einer Hub- mit überlagerter Drehbewegung bzw. zur Umwandlung einer Linear- in eine Rotationsbewegung, insbesondere zum Trans­ port von Teilen oder Spritzlingen aus Formnestern inner­ halb des Werkzeugs, gekennzeichnet durch eine axial ver­ lagerbare drehbare Spindel (1) mit im wesentlichen zylin­ drischer Mantelfläche (2), die von ihren beiden axialen Enden zur Mitte hin verlaufende, zueinander in Umfangsrich­ tung wechselseitig versetzte Nuten (4, 4′, 5, 5′) aufweist, die innerhalb eines Übergangsbereichs wechselseitig über Verbindungsnuten (6) ineinanderlaufen, und durch einen in die Nuten (4, 4′, 5, 5′, 6) eingreifenden Führungs­ dorn (3).

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander in Umfangsrichtung versetzten Nuten (4, 4′, 5, 5′) bis zum Übergangsbereich hin achsparallel verlaufen.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuttiefe der innerhalb des Übergangsbereichs an­ geordneten, in ihrer Steigung von der axialen Länge des Übergangsbereichs und dem Nutenversatz abhängigen Verbin­ dungsnuten (6) in der Art einer Rampe (9) vom Ende der einen Nut (4 bzw. 5 bzw. 4′ bzw. 5′) zum Anfang der zuge­ hörigen anderen Nut (5 bzw. 4 bzw. 5′ bzw. 4′) allmählich abnimmt und die Verbindungsnuten (6) beim Eintritt in die jeweils zugehörige Nut einen auf deren Nuttiefe abfallenden Absatz (8) aufweisen.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungsdorn (3) etwa radial zur Spindel (1) gerichtet ist und gleitend in die Nuten (4 bis 6) der Spindel (1) eingreift.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungsdorn (3) zum Wälzeingriff in die Nuten (4 bis 6) der Spindel (1) um seine Längsachse dreh­ bar gelagert ist.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungsdorn (3) federnd nachgiebig in die Nuten (4 bis 6) der Spindel (1) eingreift, wobei die Spitze des Führungsdorns (3) lediglich im Rampenbereich der Verbindungsnuten (6) den Nutgrund kontaktiert.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von den beiden axialen Enden zur Spindelmit­ te hin verlaufend jeweils zwei diametral gegenüberliegende Nuten (4, 4′ bzw. 5, 5′) angeordnet sind und das eine Nu­ tenpaar (4, 4′) zum anderen Nutenpaar (5, 5′) um 90° in Umfangsrichtung versetzt ist.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spindel (1) mit dem Maschinenauswerfer in Wirkverbindung steht.