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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Spritzgießmaschinen
zum Spritzen von Kunststoffgegenständen und insbesondere auf ein
Formspannsystem für
eine Spritzgießmaschine,
bei der das Spannsystem einen elektrisch betätigten Auswerfermechanismus
zum Trennen des gespritzten Teils von einer Formoberfläche und
zum Auswerfen des Teils aus der Form aufweist.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Spritzgießmaschinen werden zum Spritzen von
Kunststoffteilen eingesetzt, die sich von einfachen bis hin zu sehr
komplizierten Konfigurationen bewegen. Im Verlaufe des Spritzgießens eines
Teils werden zwei miteinander zusammenwirkende Formhälften, die
einen Formhohlraum bilden, der dem zu spritzenden Teil entspricht,
in eine einander berührende
Beziehung zusammengebracht. Die Formhälften werden unter Druck zusammengehalten,
so daß dann,
wenn geschmolzenes Kunststoffmaterial in den Formhohlraum eingespritzt
wird, ein spritzgeformtes Teil erzeugt wird, dessen Form der Form
des Formhohlraums entspricht. Häufig
hängt das
gespritzte Teil an der Oberfläche
des Formhohlraums an, und es muß physikalisch
von der Oberfläche
getrennt werden, so daß die
Form bei anschließenden Spritzformzyklen
eingesetzt werden kann, um weitere Teile herzustellen.
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Typischerweise unterstützen ein
oder mehrere Auswerferstifte das Entnehmen von spritzgeformten Teilen
aus einem Spritzformhohlraum. Die Auswerferstifte sind verschieblich in
einer der Formhälften
aufgenommen, normalerweise in der bewegbaren Formhälfte, und
sie sind in den und aus dem Formhohlraum bewegbar, so daß sie in
Kontakt mit einem geformten Teil gebracht werden können und dadurch
das geformte Teil von der Formoberfläche wegdrücken können. In der Vergangenheit,
als die meisten Spritzgießmaschinen
hydraulisch betätigt waren,
wurden die Auswerferstifte durch einen linearen hydraulischen Stellantrieb
betätigt,
der die Stifte dazu veranlaßte,
daß sie
sich in den Formhohlraum während
eines Auswerfervorgangs erstreckten, und daß sie sich aus dem Formhohlraum
zurückzogen, nachdem
ein Teil von der Formoberfläche
getrennt und aus der Formhälfte
ausgestoßen
worden war.
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Mit dem Einsatz von vollständig elektrisch angetriebenen
Spritzgießmaschinen
ersetzen Elektromotoren und mechanische Antriebssysteme hydraulisch
betätigte
Systeme, einschließlich
der Hydraulikpumpen, Hydraulikzylinder usw. Derartige Motoren und
Antriebssysteme stellen die Antriebsleistung für die erforderlichen drehenden
und linearen Bewegungen der operativen Teile der Spritzgießmaschine
bereit. Somit muß in
einer insgesamt elektrisch betriebenen Maschine ein unterschiedlicher Mechanismus
verwendet werden, um die Auswerferstifte zu betätigen. In dieser Hinsicht besteht
eine Möglichkeit,
die Auswerferstifte elektrisch zu betätigen, darin, eine Schrauben-
und Mutternanordnung bereitzustellen, um den drehenden Ausgang eines Elektromotors
in eine lineare Bewegung umzusetzen und dadurch die Auswerferstifte
dazu zu veranlassen, sich in den Formhohlraum zu erstrecken und sich
aus diesem zurückzuziehen.
Wenn die Antriebskraft für
die Auswerferfunktion auf diese Weise bereitgestellt wird, ist es
allerdings erforderlich, daß ein separater
Elektromotor vorgesehen ist, um den Schraubenmechanismus zu betätigen, der
die Auswerferstifte bewegt. Eine derartige Antriebsanordnung erfordert,
daß der
Motor (a) beschleunigt, um in einer ersten Richtung zu drehen, was
zur Folge hat, daß sich
die Auswerferstifte in den Formhohlraum hinein erstrecken, (b) verzögert und
stoppt, nachdem das Auswerfen eines Teils erfolgt ist, (c) beschleunigt,
um in einer umgekehrten Richtung zu drehen, um die Auswerferstifte
dazu zu veranlassen, sich in das Formteil zurückzuziehen, nachdem das Auswerfen
des Teils abgeschlossen ist, dann (d) verzögert und stoppt, so daß die Stifte
in der richtigen Weise zurückgezogen
werden. Da die Notwendigkeit besteht, zu beschleunigen, zu verzögern, zu
stoppen und die Drehrichtung des Antriebsmotors des Auswerfers für diese
Bauart eines Auswerfersystems umzukehren, beinhaltet dessen Betrieb
tote bzw. unproduktive Zeiten, die die Zeit, während der der Antriebsmotor
des Auswerfers aktiv sein muß,
in unnötiger
Weise verlängern.
Es besteht daher der Wunsch, solche toten Zeiten zu minimieren.
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Da die Auswurfphase eines Spritzgießzyklus eine
sehr kurze Zeitperiode relativ zu dem Maschinenzyklus darstellt,
ist es außerdem
wünschenswert, einen
Betätigungsmechanismus
für die
Auswerferstifte vorzusehen, bei dem kein separater, nur hierfür eingesetzter
Elektromotor erforderlich ist, so daß das gesamte Antriebssystem
der Spritzgießmaschine vereinfacht
und dessen Kosten gesenkt werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
daher darin, einen Betätigungsmechanismus für die Auswerferstifte
bereitzustellen, bei dem ein Anhalten und eine Richtungsumkehr eines
Antriebsmotors für
ein Auswerfersystem während
des Auswurfs eines Teils nicht erforderlich ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, einen Betätigungsmechanismus für die Auswerferstifte
bereitzustellen, der ein Auswerfersystem für Spritzformteile mittels eines
Elektromotors betätigt,
der auch zur Durchführung
von zusätzlichen
Funktionen während
eines Spritzgießzyklus
zu solchen Zeiten eingesetzt werden kann, zu denen das Auswerfersystem
für Teile
nicht im Betrieb ist.
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Kurz zusammengefaßt wird gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Auswerfervorrichtung für Teile
in Übereinstimmung
mit den Merkmalen des beigefügten
Anspruchs 1 bereitgestellt, um ein Spritzteil von einer Formoberfläche zu trennen
und um das Spritzformteil aus einem Formhohlraum, der durch ein
Paar von Formteilen festgelegt ist, auszuwerfen. Die Vorrichtung
umfaßt
einen Stellantrieb für die
Auswerferstifte, der so aufgebaut ist, daß er mit zumindest einem Auswerferstift
zusammenwirkt, der verschieblich in einem Formteil zur Bewegung
in den und aus dem Formhohlraum getragen ist. Insbesondere ist der
Auswerferstift betätigbar,
um ein spritzgeformtes Teil von der Formoberfläche zu trennen und um das spritzgeformte
Teil aus einem Hohlraum auszuwerfen, durch eine axiale Bewegung
von einer zurückgezogenen
Position innerhalb des Formteils in eine ausgefahrene Position,
in der ein Teil des Auswerferstifts über die Formoberfläche und
in den Formhohlraum nach außen übersteht.
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Die Vorrichtung umfaßt ferner
ein elektrisch angetriebenes Antriebssystem für Auswerferstifte zum Bewegen
des Stellantriebs für
die Auswerferstifte entlang einer Führungsfläche. Das Antriebssystem für die Auswerferstifte
umfaßt
einen Elektromotor, der eine drehbare Ausgangswelle aufweist, sowie
einen Nocken und Nockenfolger, der mit der Ausgangswelle des Motors
und mit dem Stellantrieb für die
Auswerferstifte verbunden ist, um eine Drehbewegung der Antriebswelle
des Motors in eine lineare Bewegung umzuwandeln, um den Stellantrieb
für die Auswerferstifte
linear relativ zu dem Formteil in den und aus dem Formhohlraum zu
bewegen, während der
Motor lediglich in einer Drehrichtung gedreht wird, um den Stellantrieb
für die
Auswerferstifte zu betätigen.
Aus der
DE 4218822 ist
eine solche Vorrichtung bekannt. Das Nockenelement ist so konfiguriert,
um zu ermöglichen,
daß die
Position seines geometrischen Mittelpunkts in Bezug auf die Ausgangswelle
des Motors verändert
wird, wodurch die Möglichkeit
besteht, die Länge
des Auswerferhubs einzustellen. Wenn dies gewünscht wird, kann zusätzlich die
Bewegung, die dem Nockenfolger durch das Nockenelement erteilt wird,
an einen speziellen Anwendungsfall angepaßt werden, um die Auswerferstifte während einer
einzelnen Drehung des Nockenelements pulsieren zu lassen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht, teilweise weggebrochen und teilweise
im Schnitt, in der eine vollständig
elektrisch angetriebene Spritzgießmaschine dargestellt ist,
die ein Auswerfersystem für
Teile gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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2 zeigt
eine vergrößerte, bruchstückhafte
Ansicht, teilweise im Schnitt, in der ein Teil des Auswerfersystems
für Teile
von der Spritzgießmaschine,
die in 1 dargestellt
ist, zu einem Zeitpunkt dargestellt ist, bevor die Auswerferstifte über die
Formoberfläche
hinaus ausgefahren werden.
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3 zeigt
eine vergrößerte bruchstückhafte
Ansicht ähnlich
der nach 2, wobei die
Auswerferstifte sich in ihrer ausgefahrenen Position befinden und
sich über
die Formoberfläche
hinaus erstrecken, wobei sich die Auswerferplatte in ihrer vordersten Stellung
relativ zu der Formoberfläche
befindet.
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4 zeigt
eine vergrößerte bruchstückhafte
Ansicht ähnlich
der nach 2 und 3, wobei die Auswerferstifte
in ihrer vollständig
zurückgezogenen Position
und die Auswerferplatte und die zugehörige Ausstoßstange in ihren vordersten
Positionen relativ zu der Formoberfläche dargestellt sind.
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5 zeigt
eine bruchstückhafte
Seitenansicht eines Antriebsmechanismus eines Auswerfersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung, um die Ausstoßstange
und die Auswerferstifte in Richtung auf den Formhohlraum und davon
weg zu verlagern.
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6 zeigt
eine bruchstückhafte
Draufsicht auf den Antriebsmechanismus, der in 5 dargestellt ist, und zeigt ferner den
elektrischen Antriebsmotor für
das Auswerfersystem und zugeordnete Mechanismen zum Übertragen
der Antriebskraft.
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7 zeigt
eine vergrößerte bruchstückhafte
Ansicht ähnlich 2, wobei eine alternative
Ausführungsform
für das
Auswerfersystem für
Teile der Spritzgießmaschine
erläutert
ist, die in 1 dargestellt
ist, zu einem Zeitpunkt, bevor die Auswerferstifte über die
Formoberfläche
hinaus ausgefahren sind.
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8 zeigt
eine vergrößerte bruchstückhafte
Ansicht ähnlich
der wie 7, wobei sich
die Auswerferstifte in ihrer ausgefahrenen Position befinden und
sich über
die Formoberfläche
hinaus erstrecken, wobei sich die Auswerferplatte in ihrer vordersten
Position relativ zu der Formoberfläche befindet.
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9 zeigt
eine bruchstückhafte
Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform für das Nockenelement
in dem Antriebsmechanismus eines Auswerfersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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10 zeigt
eine bruchstückhafte
Draufsicht auf die alternative Ausführungsform für das Nockenelement
des Antriebsmechanismus, der in 9 dargestellt
ist.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
FÜR DIE
AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Nachfolgend sei auf die Zeichnungen
Bezug genommen und insbesondere auf 1,
wobei dort eine Spritzgießmaschine 99 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Die dargestellte
Maschine ist eine vollständig
elektrisch betriebene Spritzgießmaschine,
bei der jede der Bewegungen der unterschiedlichen Abschnitte der
Maschine, ganz gleich ob die Bewegungen drehen oder linear sind,
durch einen oder mehrere Elektromotoren und nicht durch hydraulische
Antriebe oder Stelleinrichtungen angetrieben ist. Die Maschine 99 weist
eine Formspanneinheit 100 zum Abstützen und zum Öffnen und
Schließen
eines Paars von miteinander zusammenwirkenden Formteilen 118, 120 auf,
die zusammen einen Formhohlraum 122 bilden, der das Teil
festlegt, das spritzgeformt werden soll. Eine Plastifizierungs-
und Einspritzeinheit 102 ist vorgesehen, um Formmaterial
zu plastifizieren und um geschmolzenes Formmaterial in den Formhohlraum
einzuspritzen. Eine Auswerfereinheit 103 für Teile
ist innerhalb der Spanneinheit 100 vorgesehen, um ein spritzgeformtes
Teil aus einer Form auszuwerfen, nachdem das Formmaterial ausreichend
abgekühlt
ist und die Formen geöffnet
worden sind, um eine Entfernung des spritzgeformten Teils zu ermöglichen.
Sowohl die Formspanneinheit 100 als auch die Einspritzeinheit 102 sind
auf einem Sockelteil 105 befestigt.
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Die Formspanneinheit 100 weist
ein Paar von im wesentlichen senkrechten, ortsfesten Platten 108 und 110 auf,
die einen gegenseitigen Abstand voneinander aufweisen und einander
gegenüberstehende
Oberflächen
haben, die im wesentlichen parallel zueinander sind. Vier parallele
Zugstangen, von denen lediglich zwei 112, 114 in 1 dargestellt sind, befinden
sich in einer rechteckförmigen
Anordnung und sind an den Ecken einer jeden der Platten 108, 110 fest
angebracht. Die Zugstangen dienen jeweils als Führungselemente zur verschieblichen
Abstützung
einer im wesentlichen rechteckigen, beweglichen Platte 116 zur
verschieblichen Bewegung in Richtung zu der ortsfesten Platte 110 und
davon weg. Die bewegliche Platte 116 trägt eine Formhälfte 118, und
die ortsfeste Platte 110 trägt die zweite Formhälfte 120,
die mit der Formhälfte 118 zusammenwirkt, um
den Formhohlraum 122 festzulegen, wenn die Formhälften in
einer einander berührenden
Beziehung zusammengebracht werden, d.h. wenn sich die Formspanneinheit 100 im
geschlossenen Zustand befindet, der in 1 dargestellt ist. Eine nicht dargestellte
Angußöffnung ist
in der Formhälfte 120 vorgesehen,
um eine Verbindung zwischen dem Formhohlraum 122 und der
Einspritzeinheit 102 herzustellen und um zu ermöglichen,
daß geschmolzenes
Kunststoffmaterial in den Formhohlraum 122 eingespritzt werden
kann.
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Die Antriebskraft, um die bewegliche
Platte 116 vor und zurück
relativ zu der beweglichen Platte 110 hin- und herzubewegen,
kann durch einen Elektromotor 124 bereitgestellt werden,
der auf der ortsfesten Platte 108 angeordnet ist. Der Motor 124 steht wirkungsmäßig in Verbindung
mit einer Schraube 126 über
eine Gurtkupplung 127. Die Schraube 126 weist
einen Schaftabschnitt 126a auf, der in einem nicht dargestellten
Lager, das auf der ortsfesten Platte 108 angeordnet ist,
drehbar abgestützt
ist. Obwohl in 1 eine
Antriebsanordnung mit Gurt dargestellt ist, um die Drehantriebskraft
von dem Motor 124 an die Schraube 126 zu übertragen,
kann stattdessen ein Zahnradantrieb oder eine sonstige Form einer mechanischen
Kupplung verwendet werden, wenn dies zweckmäßig ist. Eine Mutter 128,
die mit der Schraube 126 in Eingriff steht, ist nicht drehbar
auf einem zentralen Kopplungselement 129 angebracht, das
mit Armen eines Kniehebelmechanismus 130 verbunden ist,
der gemeinsam mit der Schraube 126 die Rotations-Antriebskraft
bzw. Antriebsleistung des Motors 124 in eine lineare Bewegung
der bewegbaren Platte 116 während des Betriebs der Formspanneinheit 100 überträgt.
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Die Einspritzeinheit 102 weist
eine Plastifizierungskammer 134 auf, die durch eine rohrförmige Trommel 140 gebildet
wird, in der eine Plastifizierungsschraube 142 drehbar
gelagert ist, um Spritzformmaterial zu plastifizieren und einzuspritzen.
Zusätzlich
zu einer Drehbewegung innerhalb der Trommel 140 ist die
Plastifizierungsschraube 142 auch in axialer Richtung innerhalb
der Trommel 140 linear bewegbar. Die Plastifizierungsschraube 142 ist
teilweise in einem ersten ortsfesten Lagerungsteil 144 abgestützt, das
auch die Trommel 140 trägt.
Das äußerste Ende
der Plastifizierungsschraube 142, das sich nach außen aus
der Trommel 140 erstreckt, ist in einem bewegbaren Lagerungsteil 146 drehbar
abgestützt.
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Eine Drehbewegung der Plastifizierungsschraube 142 wird
durch einen Elektromotor 148 erzeugt, der mit der Schraube 142 durch
eine Gurtkupplung 150 mechanisch in Antriebsverbindung steht.
Auch hier könnte,
obwohl ein Gurtantrieb dargestellt ist, ein Zahnradantrieb oder
eine sonstige Form einer mechanischen Verbindung stattdessen verwendet
werden, wenn zweckmäßig. Das
bewegbare Lagerungsteil 146 ist verschieblich abgestützt und
getragen auf einem Paar von parallelen Führungsstangen 152,
von denen in 1 nur eine
dargestellt ist. Die Führungsstangen 152 erstrecken
sich zwischen dem ersten ortsfesten Lagerungsteil 144 und
dem zweiten ortsfesten Lagerungsteil 154 und sind fest
mit jedem von diesen verbunden. Ein Elektromotor 156 ist
auf dem zweiten ortsfesten Lagerungsteil 154 angebracht
und steht in Antriebsverbindung mit einer Schraube 158,
die durch das zweite ortsfeste Lagerungsteil 154 drehbar
gelagert ist. Die dargestellte Antriebsanordnung ist ein Gurt 160,
obwohl ein Zahnradantrieb oder eine sonstige Form einer mechanischen
Kopplung stattdessen verwendet werden könnte, wenn zweckmäßig. Eine
Schraubenmutter 162 ist auf dem bewegbaren Lagerungsteil 146 angebracht.
Der Motor 156 arbeitet so, daß er dem bewegbaren Lagerungsteil 156 eine
lineare Bewegung erteilt, und in der Folge auch der Plastifizierungsschraube 142.
Die lineare Bewegung des bewegbaren Lagerungsteils 146 erfolgt
in einer Richtung zu dem ersten ortsfesten Lagerungsteil 144 hin und
von diesem weg.
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Eine Bewegung der Plastifizierungskammer 134 in
Richtung auf die ortsfeste Platte 110 und von dieser weg
kann dadurch erfolgen, daß die
Einspritzeinheit 102 auf einem Einspritzschlitten 180 angebracht
wird, der entlang des Sockelteils 105 auf geeigneten, nicht
dargestellten Schienen angebracht wird. Eine Bewegung des Einspritzschlittens 180 kann
mit Hilfe eines Elektromotors 182 erfolgen, der in Antriebsverbindung
mit dem Schlitten 180 steht, und zwar über eine zweckmäßige mechanische
Antriebsanordnung. In ähnlicher
Weise kann die ortsfest Platte 108 relativ zu der ortsfesten
Platte 110 verlagert werden, um Formen unterschiedlicher
Größe aufzunehmen,
indem ein elektrischer Antriebsmotor 176 bereitgestellt
wird, der mit der ortsfesten Platte 108 über ein
geeignetes Antriebssystem 174 gekoppelt ist.
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Nachfolgend sei auf 2 Bezug genommen, in der ein Teil der
Auswerfereinheit 103 für
Teile und der Formhälfte 118 dargestellt
ist. Eine Anzahl von Aufwerferstiften 200 sind in beabstandeter
Beziehung relativ zu einer Formoberfläche 202, die durch
die Formhälfte 118 festgelegt
wird, angeordnet. Jeder der Auswerferstifte 200 ist verschieblich
in einer Bohrung 204 aufgenommen, die in der Formhälfte 118 vorgesehen
ist, damit sich die jeweiligen Auswerferstifte verschieblich bewegen
können.
Eine Bewegung der Auswerferstifte 2090 erfolgt während des
Spritzformzyklus ausgehend von einer zurückgezogenen Position, die in 2 dargestellt ist, und in der
das vordere Ende 206 von jedem der Auswerferstifte im wesentlichen
mit der Formoberfläche 202 übereinstimmt,
in eine ausgefahrene Position, die in 3 dargestellt
ist, und in der jeder der Auswerferstifte in das Volumen des Formhohlraums 122 vorsteht,
das zum Teil durch die Formoberfläche 202 festgelegt
ist. Die Auswerferstifte 200 erstrecken sich senkrecht
von einer vorderen Oberfläche 214 eines Auswerferstiftträgers, wie
bspw. einer Auswerferplatte 216, an dem bzw. an der sie
fest angebracht sind.
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Die Auswerferplatte 216 weist
eine hintere Oberfläche 218 auf,
die mit hinteren Anschlägen 220 der
Auswerferplatte zusammenwirkt, wenn sich die Auswerferplatte in
ihrer hintersten Position befindet, wie dies in 2 dargestellt ist. Eine Anzahl von Auswerferstangen 222 erstreckt
sich nach hinten von der hinteren Oberfläche 218 der Auswerferplatte 216, wobei
diese durch eine bewegbare Platte 116 verschieblich getragen
sind und mit der Auswerferplatte 216 fest verbunden sind,
so daß sich
die Auswerferstangen 222 und die Auswerferplatte 216 gemeinsam
relativ zu der bewegbaren Platte 116 bewegen und auch relativ
zu der Formoberfläche 202 bewegen.
Die Auswerferstangen 222 erstrecken sich vollständig durch
die bewegbare Platte 116 hindurch und weisen ein äußeres Ende 224 mit
einem reduzierten Durchmesser auf, das sich von einem Absatz 226 erstreckt,
der eine Anschlagfläche
bildet, gegen die die vorderste Oberfläche 228 einer Ausstoßstange 230 anstößt, so daß dann,
wenn die Ausstoßstange 230 von
der Position, die in 2 dargestellt
ist, in einer Richtung zu der Formhälfte 118 hin bewegt
wird, die vordere Oberfläche 228 der
Ausstoßstange 230 mit den
Absätzen 226 der
entsprechenden Auswerferstangen 222 in Kontakt kommt, um
eine Bewegung der Auswerferplatte 216 und der Auswerferstifte 200 zu
veranlassen. Die äußeren Enden
der Auswerferstangen 222 weisen Anschlagelemente 232 auf,
die als Anschlagflächen
für entsprechende
Druckfedern 234 dienen, die gegen das Anschlagelement 232 und gegen
die hintere Oberfläche 236 der
Ausstoßstange 230 anliegen.
Eine Auswerferantriebsstange 238 erstreckt sich von der
Ausstoßstange 230 nach
hinten, um die Antriebskraft von einer Quelle von linearem Schub
zu übertragen,
um eine axiale Bewegung der Auswerferstifte 200 einzuleiten.
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Eine Bewegung der Auswerferantriebsstange 238 in
Richtung auf die Formhälfte 118 hat
zur Folge, daß sich
die entsprechenden Teile des Auswerfersystems von ihren Positionen,
die in 2 dargestellt
sind, in ihre Positionen verlagern, die in 3 dargestellt sind. In der Position nach 3 befindet sich die Auswerferplatte 216 in
ihrer vordersten Stellung, und die Auswerferstifte 200 haben
sich bewegt, so daß sie über die
Formoberfläche 202 hinaus
vorstehen, um ein nicht dargestelltes Spritzformteil zu berühren und
das Teil auf diese Weise von der Formoberfläche 202 zu trennen
und das Teil aus der Form auszuwerfen. Wenn sich die Auswerferplatte 216 in der
Position befindet, die in 3 dargestellt
ist, hat sie sich von dem hinteren Anschlag 220 der Auswerferplatte
wegbewegt, wobei sie den Kopf 206 der Auswerferstifte 200 über die
Formoberfläche 202 hinaus
bewegt hat, so daß das
spritzgeformte Teil ausgeworfen wird.
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Eine Bewegung der Antriebsstange 238 in
einer Richtung weg von der Formhälfte 118 veranlaßt die einzelnen
Teile des Auswerfersystems dazu, sich zu bewegen, bis sie die Positionen
einnehmen, die in 4 dargestellt
sind. Die Antriebsstange 238 zieht an der Ausstoßstange 230,
so daß die
hintere Oberfläche 236 eine
Kraft auf die Federn 234 ausübt, die durch Anschlagelemente 232 in
ihren Positionen gehalten werden. Die Federn 234 werden
allerdings bei der einleitenden Rückwärtsbewegung der Ausstoßstange 230 nicht
zusammengedrückt,
da die Kraft, die erforderlich ist, um die Auswerferstangen 222 zu bewegen
und die Auswerferplatte 216 von der Formhälfte 118 wegzuziehen,
geringer ist als die Kraft, die erforderlich ist, um die Federn 234 zusammenzudrücken. Die
hintere Oberfläche 218 der
Auswerferplatte 216 kommt mit den Anschlagteilen 220 in
Kontakt, nachdem die Auswerferstifte 200 in die Formhälfte 118 hinein
und in ihre jeweiligen zurückgezogenen Positionen
gezogen werden, so daß die
Enden 206 mit der Formoberfläche 202 bündig sind.
An diesem Punkt hat eine zusätzliche
Bewegung der Ausstoßstange 230 ein
Zusammendrücken
der Federn 234 zur Folge, um einen Dämpfungseffekt bereitzustellen.
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Nach dem Entfernen des spritzgeformten Teils
beginnt ein neuer Formzyklus, worauf die Formhälften erneut zusammengebracht
werden, um den Formhohlraum festzulegen und um zu ermöglichen, daß Spritzformmaterial
in den Formhohlraum eingespritzt wird. Wenn sich das eingespritzte
Material ausreichend abgekühlt
hat, wird das Auswerfersystem erneut betätigt, um ein Auswerfen des
spritzgeformten Teils zu veranlassen, wenn die Formhälften voneinander
getrennt werden, um das spritzgeformte Teil freizulegen, damit der
Zyklus wiederholt wird.
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Die Auswerferantriebsstange 238 kann
in axialer Richtung zu der Formhälfte 118 hin
und davon weg durch einen Antriebsmechanismus bewegt werden, dessen
Bauart in 5 und 6 dargestellt ist. Ein Servomotor 240 weist
eine Welle 241 auf, die eine erste Riemenscheibe 242 trägt, um einen
ersten Antriebsgurt 244 anzutreiben, der um eine erste
angetriebene Riemenscheibe 246 läuft, die mit einer geeigneten
Kraftübertragung
oder einem "Getriebe" 248 verbunden werden
kann. Das Getriebe 248 ist vorgesehen, um die Drehzahl
des Motors 240 zu reduzieren und um das abgegebene Drehmoment
des Servomotors auf ein gewünschtes
Niveau zu verstärken,
um eine Antriebswelle 250 am Ausgang anzutreiben. Es sei
darauf verwiesen, daß es
bei manchen Anwendungen der Auswerfereinheit 103 für Teile
nicht erforderlich sein kann, daß das Getriebe 248 vorhanden
ist. In Abhängigkeit
von Faktoren wie (a) der erforderlichen Auswerferkraft, (b) der
Drehzahl und dem Drehmoment des Motors 240, und (c) des für Antriebsriemenscheiben
verfügbaren
Platzes kann es zweckmäßig sein,
eine direkte Kopplung zwischen der Motorwelle 241 und der
Antriebswelle 250 am Ausgang herzustellen. Dies kann durch
mehrere bekannte Vorgehensweisen erreicht werden, wie bspw. durch
in geeigneter Weise bemessene Riemenscheiben und Riemen bzw. Gurte.
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Ein Nockenteil 252 ist auf
der Antriebswelle 250 des Ausgangs angeordnet und weist
eine Nockennut auf, die eine im wesentlichen kreisförmige Nockenbahn 254 festlegt.
Wie in 6 dargestellt
ist, ist eine Nockenbahn 254 durch Nuten festgelegt, die jeweils
in einer eines Paars von beabstandeten, gegenüberliegenden, parallelen Nockenplatten 256 ausgebildet
sind, die durch eine Nabe 258 zur gemeinsamen Drehung miteinander
verbunden sind. Ein Nockenfolger 260 ist in der Nockenbahn 254 angeordnet
und ist am hintersten Ende der Auswerferantriebsstange 238 befestigt,
die verschieblich in einer Führungshülse 262 abgestützt ist.
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Wie in 6 dargestellt
ist, ist die Antriebswelle 250 des Ausgangs vom Mittelpunkt
des Nockenteils 252 und vom Mittelpunkt der kreisförmigen Nockenbahn 254 versetzt.
Als Folge davon veranlaßt eine
Drehung der Antriebswelle 250 des Ausgangs die Nockenbahn 254 dazu,
einen nicht kreisförmigen Weg
zu beschreiben, wodurch der Nockenfolger 260 dazu veranlaßt wird,
sich linear in Richtung auf die Achse der Antriebswelle 250 des
Ausgangs und davon weg zu bewegen. Dementsprechend wird die Auswerferantriebsstange 238 axial bewegt,
in Richtung auf die bewegbare Platte 116 und die Formhälfte 118 und
davon weg. Eine vollständige
Umdrehung des Nockenteils 252 um die Achse der Antriebswelle 250 bildet
einen Betätigungszyklus
für die
Auswerferantriebsstange 238, und folglich auch für die Auswerferstifte 200,
mit denen die Antriebsstange 238 antriebsmäßig mittels
der Komponenten des Auswerferantriebsystems, die vorstehend beschrieben
sind, verbunden ist.
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Wie man erkennt, ist die Länge des
Hubs der Auswerferantriebsstange 238 eine Funktion des
Verlagerungsabstands der Achse der Nockenbahn relativ zu der Achse
der Antriebswelle 250 des Ausgangs. Je größer der
Verlagerungsabstand ist, desto größer ist daher die Länge des
Hubs der Auswerferantriebsstange 238. Eine Anpassung an
unterschiedliche Auswerferhübe
kann durch die relative Start- bzw. Stopp-Position des Nockenteils 250 und
der Antriebsstange 238 für jeden Zyklus vorgenommen
werden, in Kombination mit einem gewissen Maß an Kompression der Federn 234,
um einen nach hinten gerichteten übermäßigen Weg der Ausstoßstange 230 aufzunehmen.
Alternative Positionen für
die Achse der Antriebswelle 250 des Ausgangs, um die Gesamtlänge des
Hubs zu modifizieren, sind in 5 mit
A und B bezeichnet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
weist die erste Antriebsriemenscheibe 242, die von der
Ausgangswelle 241 des Servomotors getragen ist, eine nicht
dargestellte, erste mechanische Einwege-Kupplung auf, so daß eine Betätigung des
Auswerfermechanismus nur während
einer Drehrichtung des Servomotors 240 auftritt. Wie weiter
oben festgestellt ist, wird der Servomotor 240 nur während einer sehr
kurzen Zeitspanne im Verlaufe eines vollständigen Spritzformzyklus betätigt, um
das Auswerfersystem für
spritzgeformte Teile zu betätigen.
Als Folge davon wäre
der Servomotor 240 während
des verbleibenden Teils eines Spritzformzyklus untätig, und die
von diesem verfügbare
Antriebsleistung wäre
ungenutzt. Um daher den Servomotor 240 in größerem Umfang
zu nutzen, trägt
die Antriebswelle 241 des Ausgangs des Servomotors ferner
eine zweite Antriebsriemenscheibe 264, die eine nicht dargestellte zweite
mechanische Einwege-Kupplung aufweist, die betätigbar ist, wenn der Servomotor 240 in
der umgekehrten Richtung betrieben wird gegenüber der, in der er betrieben
wird, um den Auswerfermechanismus für Teile zu betätigen. Die
zweite Antriebsriemenscheibe 264 treibt einen zweiten Antriebsgurt 266 an,
der um eine zweite angetriebene Riemenscheibe 268 läuft, um
Drehantriebskraft während
des Abschnitts des Betriebszyklus der Spritzgießmaschine bereitzustellen,
in dem sich der Auswerfermechanismus nicht im Betrieb befindet.
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Zum Beispiel kann der Ausgang bzw.
die Ausgangsleistung von der zweiten Antriebsriemenscheibe 268 dazu
verwendet werden, um einen nicht dargestellten linearen Stellantrieb
anzutreiben, wie bspw. einen Schraubenmechanismus. Alternativ kann
der Ausgang dazu verwendet werden, um eine nicht dargestellte Pumpe
anzutreiben, um einen Sammelbehälter
aufzufüllen,
um bspw. zusätzliche Funktionen
der Spritzgießmaschine
auszuführen,
bei denen Druckluft oder ein nicht auf Erdöl basierendes Fluid verwendet
werden kann, um andere Einrichtungen zu betätigen, wie bspw. eine Zug-
und Druck-Anordnung
zum Herausziehen von Kernen aus Formen, bei denen solche Elemente
vorhanden sind. Daher kann die verfügbare Antriebsleistung von
dem Servomotor 240 dazu verwendet werden, um verschiedene Funktionen
während
eines Arbeitszyklus der Maschine auszuführen: (i) während des Abschnitts des Zyklus
zum Auswerfen eines Teils kann er das Auswerfen von spritzgeformten
Teilen veranlassen, während der
Servomotor 240 in einer Drehrichtung betrieben wird; und
(ii) nachdem der Arbeitsvorgang des Auswerfersystems abgeschlossen
ist, kann der Servomotor in der umgekehrten Drehrichtung betrieben werden,
um Antriebskraft für
andere Funktionen bereitzustellen, die die Spritzgießmaschine
während
eines Arbeitszyklus der Maschine ausführen muß. Daher wird der Servomotor
des Auswerfersystems von Teilen in effektiverer Weise genutzt, nämlich für eine größere Zeitspanne
und zur Ausführung
von einer Anzahl von Funktionen während eines Betriebszyklus
der Spritzgießmaschine.
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Nachfolgend sei auf 7 bezug genommen, in der eine alternative
Ausführungsform
der Auswerfereinheit 103 für Teile dargestellt ist. Übereinstimmende
Bezugszeichen werden verwendet, um Teile zu bezeichnen, die bei
den beiden beschriebenen Ausführungsformen
gemeinsam sind. Wie zuvor sind eine Anzahl von Auswerferstiften 200a in
einer beabstandeten Beziehung relativ zu der Formoberfläche 202 angeordnet,
die durch die Formhälfte 118 festgelegt
ist. Jeder der Auswerferstifte 200a ist verschieblich in
einer Bohrung 204 geführt,
die in der Formhälfte 118 angeordnet
ist, um zu ermöglichen, daß die jeweiligen
Auswerferstifte verschieblich bewegt werden können. Eine Bewegung der Auswerferstifte 200a erfolgt
während
des Formzyklus ausgehend von einer zurückgezogenen Position, die in 7 dargestellt ist, in der
das vordere Ende 206 eines jeden der Auswerferstifte im
wesentlichen mit der Formoberfläche 202 übereinstimmt,
in eine ausgefahrene Position, die in 8 dargestellt
ist, in der jeder der Auswerferstifte sich in das Volumen des Formhohlraums
erstreckt, der teilweise durch die Formoberfläche 202 festgelegt
ist. Die Auswerferstifte 200a weisen ein Anschlagelement 208 an
einem verdickten Ende auf, das an den gegenüberliegenden Enden der Stifte 200 bezogen
auf das vordere Ende 206 angeordnet ist. Zusätzlich weist
jeder der Auswerferstifte 200a einen in einer Zwischenlage
angeordneten, sich nach außen
erstreckenden Flansch 210 auf, der zwischen den Enden der
Stifte angeordnet ist und der als ein Federanschlag für eine Druckfeder 212 dient,
die zwischen dem Flansch 210 und der vorderen Oberfläche 214 der
Auswerferplatte 216 gehalten ist, zwischen denen die Auswerferstifte 200a verschieblich
gehalten sind.
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Die hintere Oberfläche 218 der
Auswerferplatte 216 wirkt mit einem hinteren Anschlagteil 220a der
Auswerferplatte zusammen, wenn sich die Auswerferplatte in ihrer
hintersten Position befindet, die in 7 dargestellt
ist. Wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform erstrecken sich
eine Anzahl von Auswerferstangen 222 von der Auswerferplatte 216 nach
hinten und sind durch die bewegbare Platte 116 verschieblich
gehalten.
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Eine Bewegung der Auswerferantriebsstange 238 in
Richtung auf die Formhälfte 118 veranlaßt die entsprechenden
Teile des Auswerfersystems dazu, sich von ihren Positionen, die
in 7 dargestellt sind,
in ihre Positionen, die in 8 dargestellt
sind, zu verlagern. In der Position nach 8 befindet sich die Auswerferplatte 216 in
ihrer vordersten Stellung, und die Auswerferstifte 200a sind
bewegt worden, so daß sie über die
Formoberfläche 202 hinaus
vorstehen, um mit einem spritzgeformten Teil, das nicht dargestellt
ist, in Kontakt zu kommen und auf diese Weise das Teil von der Formoberfläche 202 zu
trennen und das Teil aus der Form auszuwerfen. Wenn sich die Auswerferplatte 216 in
der Position befindet, die in 8 dargestellt
ist, hat sie sich von dem hinteren Anschlag 220a der Auswerferplatte
weg bewegt, und die entsprechenden Druckfedern 212, die
die Auswerferstifte 200 umgeben, sind zusammengedrückt worden,
so daß sie
gegen die zwischenliegend angeordneten Flansche 210 anliegen
und auf diese Weise die Auswerferstifte 200 in Richtung
auf das spritzgeformte Teil drücken.
Der Abstand, um den die Auswerferstifte 200a sich über die
Formoberfläche 202 hinaus
erstrecken, ist gleich der Länge
des Verfahrwegs der Auswerferplatte 216, abzüglich des
Maßes des
Zusammendrückens
der Federn 212. Die Verwendung der Federn 212 auf
den Auswerferstiften 200a vermeidet die Notwendigkeit,
die nach vorn gerichtete Auswerferbewegung zu verlangsamen, bevor
der Auswerfer der Teile das Ende seines Verfahrwegs erreicht, wodurch
das Auswerfersystem in wirksamer Weise vor einer Überlastung
geschützt
wird, in gewisser Weise ähnlich
wie der Polster- bzw. Federeffekt in einem herkömmlichen hydraulischen Auswerfersystem.
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Die Bewegung der Antriebsstange 238 in
einer Richtung weg von der Formhälfte 118 veranlaßt die einzelnen
Teile des Auswerfersystems dazu, sich in die Positionen zurückzubewegen,
die in 7 dargestellt
sind. Die Antriebsstange 238 zieht an der Ausstoßstange 230,
um die Auswerferstangen 222 nach hinten zu bewegen und
die Auswerferplatte 216 von der Formhälfte weg zu bewegen. Diese
Bewegung der Auswerferplatte 216 gibt den zusammengedrückten Zustand
der Federn 212 frei, bis die hinter Oberfläche 218 der
Auswerferplatte 216 mit den endseitigen Anschlagelementen 208 der
entsprechenden Auswerferstifte 200a in Kontakt kommt, wobei die
Stifte 200a in die Formhälfte 118 und weg von dem
Formhohlraum in ihre jeweiligen zurückgezogenen Positionen gezogen
werden. Ein übermäßiger Verfahrweg
der Ausstoßstange 230 kann
durch die Federn 234 auf den Auswerferstangen 222 aufgenommen
bzw. ausgeglichen werden, so wie dies für die vorstehend beschriebene
Ausführungsform
erläutert
worden ist.
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Eine alternative Ausführungsform
für das Nockenteil 252 ist
in 9 und 10 dargestellt. Wie vorstehend beschrieben
ist, ist die Antriebswelle 250 des Ausgangs von dem Mittelpunkt
des Nockenteils 252 und von dem Mittelpunkt der kreisförmigen Nockenbahn 254 versetzt,
so daß die
Länge des
Hubs der Auswerferantriebsstange 238 eine Funktion des Versatzabstands
der Achse der Nockenbahn relativ zu der Achse der Antriebswelle 250 des
Ausgangs ist. Um eine genauere Einstellung der Länge des Hubs der Auswerferantriebsstange 238 zu
erreichen, ist die Antriebswelle 250 des Ausgangs in einem
Lagerblock 270 gelagert, der zwischen den Nockenplatten 256 aufgenommen
ist und in veränderlicher
Weise relativ zu dem Mittelpunkt des Nockenteils 252 positioniert
werden kann. Eine längliche
Wellenöffnung 272 ist
in den Nockenplatten 256 vorgesehen, um die Ausgangswelle 250 aufzunehmen.
Parallele Befestigungsschlitze 274 sind außerhalb
der Wellenöffnung 272 vorgesehen,
um Befestigungsbolzen 276 aufzunehmen. Die Bolzen 276 gehen
durch die entsprechenden Nockenplatten 256 hindurch und
wirken mit dem Block 270 zusammen. Um eine Ausrichtung
der Nockenplatten 256 beizubehalten und eine Stabilität während der
Einstellung des Lagerblocks 270 zu erreichen, werden Abstandselemente 278 verwendet, um
die Nockenplatten 276 miteinander zu verbinden.
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Diese Anordnung der Befestigung ermöglicht eine
Positionierung der Antriebswelle 250 an einer beliebigen
radialen Position entlang der Öffnung 272, wodurch
ein Mittel zur genauen Einstellung der gewünschten Länge des Auswerferhubs bereitgestellt wird.
Wenn die Länge
des Hubs präzise
gesteuert ist, befindet sich der Anfangspunkt des Auswerferhubs am
gleichen Punkt für
jede Drehung des Nockenteils 252, was bedeutet, daß eine maximale
Kraft am Beginn des Hubs ausgeübt
wird, unabhängig
davon, wie lang der Hub ist.
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Es ist häufig zweckmäßig, daß die Auswerferstifte pulsieren,
d.h. mehr als einmal schlagen, um das Teil effektiv aus dem Formhohlraum
auszuwerfen. Obwohl dies durch mehrere Umdrehungen des Nockenteils 252 mit
der im wesentlichen kreisförmigen
Nockenbahn 2524 erreicht werden kann, wie in 5 und 6 dargestellt ist, ist die Ausführungsform des
Nockenteils 252, die in 9 dargestellt
ist, in der Lage, die Auswerferstifte in einer einzigen Umdrehung
zu pulsieren. Die Pulsationen werden dadurch erreicht, daß die Konfiguration
der Nockenbahn 254 derart modifiziert wird, daß sie nicht
gleichmäßig kreisförmig ist,
wie vorstehend beschrieben ist. Insbesondere ist die Bahn 254 mit
einer oder mehreren Vertiefungen 280 versehen, die von
einem im wesentlichen kreisförmigen
Weg abweichen.
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Mit dieser Form zieht sich die Auswerferantriebsstange 238,
wenn sich das Nockenteil 252 dreht und der Nockenfolger 260 auf
die Vertiefungen 280 in der Nockenbahn 254 trifft,
geringfügig
zurück
oder weicht in sonstiger Weise von einer gleichmäßigen Vorwärtsbewegung ab, was von der
Kontur der Vertiefung bzw. Einziehung 280 abhängt, und
führt dann erneut
den normalen Auswerferhub aus.
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Bei der Ausführungsform, die in 9 dargestellt ist, erzeugt
die Nockenbahn 254 zwei Pulsationen während des Verlaufs des Hubs
der Auswerferantriebsstange 238, der durch eine Umdrehung
des Nockenteils 252 erzeugt wird. Die Anzahl, Position und
Form der Vertiefungen 280 in der Bahn 254 können verändert werden,
um die Pulsationen oder Oszillationen zu erzeugen, die am besten
für eine
spezielle Spritzgießanwendung
passen.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist
die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Auswerfen von
Teilen gerichtet, um ein spritzgeformtes Teil von einer Formoberfläche zu trennen
und um das spritzgeformte Teil aus einem Formhohlraum auszuwerfen,
der durch ein Paar Formteile gebildet ist. Insbesondere weist die
Vorrichtung ein elektrisch angetriebenes Antriebssystem für Auswerferstifte
auf, das einen exzentrischen Mechanismus mit Nocken und Nockenfolger
verwendet, um die rotierende Eingangsbewegung eines Elektromotors
in eine lineare Bewegung zum Bewegen des Stellantriebs für die Auswerferstifte
umzuwandeln. Die Nockenanordnung ist einstellbar, um zu ermöglichen,
daß die
Länge des
Auswerferhubs für
die jeweilige Anwendung optimiert werden kann. Zusätzlich kann
auch die Bewegung, die dem Nockenfolger durch das Nockenteil erteilt
wird, an spezielle Anwendungsfälle
angepaßt werden,
um die Auswerferstifte während
einer einzelnen Umdrehung des Nockenteils zu pulsieren.
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Obwohl spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erläutert
und beschrieben worden sind, ist es für einen Fachmann auf dem vorliegenden
Gebiet der Technik deutlich, daß zahlreiche
Veränderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der
vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann, anstelle
daß Befestigungsschlitze 274 und
Bolzen 276 verwendet werden, um den Lagerblock 270 zu
positionieren, ein anderes Einstellmittel wie bspw. eine Schraubenspindel
dazu verwendet werden, um den Block 270 zu positionieren
und dadurch die Länge
des Auswerferhubs einzustellen. Demgemäß besteht die Absicht, innerhalb
der beigefügten
Ansprüche
alle solche Veränderungen
und Modifikationen zu umfassen, die in den Bereich der vorliegenden
Erfindung fallen.