DE60320596T2

DE60320596T2 - Spritzgiesseinheit mit einer antriebsanordnung zum drehen und translatorischen verschieben einer welle

Info

Publication number: DE60320596T2
Application number: DE60320596T
Authority: DE
Inventors: Alex Richmond Hill TENG; John R. Nobleton GALT; Martin R. Everett KESTLE
Original assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd; Husky Injection Molding Systems SA
Current assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd; Husky Injection Molding Systems SA
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: CN101483365B; DE60320596D1; CN101483365A; US20050048162A1; EP1663612A1; MXPA06001654A; TW200508010A; ATE500046T1; AU2003258416A1; US20080028758A1; JP4365370B2; EP1813412A1; EP1813412B1; CN100537185C; AU2003258416B2; JP2007504963A; CA2594089C; CN1819909A; TWI244431B; US7316553B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung zum Drehen und translatorischen Bewegen eines Schaftes. Die Erfindung ist besonders zum Antrieb einer Plastifizierschnecke einer Spritzgießmaschine nützlich. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Antriebsvorrichtung zum Drehen und Hin- und Herbewegen einer Plastifizierschnecke einer Spritzgießmaschine, bei welcher die Schnecke durch einen hohlen elektrischen Motor gedreht und durch einen hydraulischen Kolben hin- und herbewegt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von hohlen Motoren und hydraulischen Kolben zum Antreiben und Rotieren von Plastifizierschnecken ist bekannt. Keines der bekannten Systeme legt jedoch die Kombination der Vorteile der hohlen Motoren zum Drehen der Plastifizierschnecken nahe, während ein hydraulischer Kolben dazu verwendet wird, die Schnecke in der Längsrichtung zu bewegen.
Das US-Patent Nr. 4,105,147 an Stubbe beschreibt einen Schneckenextruder, der durch einen Getriebeantrieb aus einem elektrischen Motor gedreht und in der Längsrichtung durch einen hydraulischen Kolben bewegt wird. Die Schnecke hat ein Keilschaftende, um ein Gleiten des Schaftes durch den Getriebeantrieb zu ermöglichen.
Das US-Patent 4,895,505 an Fanuc Ltd. beschreibt einen Linearmotor zum linearen Bewegen einer Spritzgießschnecke. Der Linearmotor umfaßt eine Reihe von Permanentmagneten, die an der Motorarmatur befestigt sind, um mit Wechselstrom zu reagieren, der den umgebenden Statorwindungen zugeführt wird, um eine Linearbewegung der Armatur und des Schneckenschaftes zu bewirken, der an der Armatur befestigt ist. Das Patent beschreibt die Verwendung eines hohlen Motors zum Linearbewegen eines Schneckenschaftes.
Das US-Patent 5,540,495 , erteilt am 30. 7. 1996 an Krauss-Maffei, beschreibt einen Extruderschneckenantrieb, der einen ersten Motor für die Translationsbewegung der Schnecke und einen zweiten Motor für die Drehbewegung der Schnecke aufweist. Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt zwei hohle Motoren. Die Antriebsmittel zum Translationsbewegen der Schnecke und die Gleitmittel zum Drehen der Schnecke passen teilweise ineinander.
Das US-Patent Nr. 5,645,868 an Reinhart beschreibt eine Antriebsvorrichtung für eine Spritzgießeinheit, die einen hohlen elektrischen Motor aufweist, der mit einem Schneckenschaft über drei Kupplungen in Eingriff steht. Eine Kupplung ist für die Drehung der Schnecke vorgesehen, eine zweite Kupplung ermöglicht die Vorwärtsbewegung der Schnecke, und eine dritte verhindert, daß die Schnecke dreht, während sie vorwärtsbewegt wird. Hydraulische Einheiten werden nicht verwendet.
Das US-Patent Nr. 5,747,076 an Jaroschek et al. beschreibt eine Spritzgießmaschine, die einen hydraulischen Kolben anwendet, um einen elektrischen Motor zu unterstützen, der einen Zahnstangen-/Zahnritzelmechanismus zum Vorschieben der Schnecke antreibt.
Das US-Patent 5,804,224 , erteilt am 8. 9. 1998 an Fanuc Ltd., beschreibt eine Anordnung, bei welcher eine Kugelumlaufspindel einstückig mit dem Rotorschaft ausgebildet ist. Ein Motor, der mit dem Schaft koaxial positioniert ist, dreht die Kugelumlaufspindel.
Das US-Patent 5,891,485 , erteilt am 6. 4. 1999 an Sumitomo, beschreibt eine Spritzgießvorrichtung, die zwei elektrische Hohlschaftmotoren aufweist. Ein Motor ist dazu vorgesehen, den Schneckenschaft zu drehen, wogegen der andere Motor ihn in der Längsrichtung bewegt. Die Rotoren der beiden Motoren sind mit dem Schaft gekuppelt. Jeder Rotor ist in einer separaten Kammer angeordnet.
Das US-Patent Nr. 6,068,810 an Kestle et al. beschreibt eine Spritzgießeinheit mit einer Anordnung innerhalb eines Kolbens, um das Zurückziehen oder Ausfahren der Schnecke durch Aufbringen von Hydraulikdruck zu ermöglichen. Ein Motor dreht die Anordnung, die mit dem Kolben über einen Keil verbunden ist, um dadurch die Schnecke zu drehen. Der Motor ist an einem Ende der Anordnung befestigt.
Das US-Patent Nr. 6,108,587 an Shearer et al. beschreibt ein Spritzgießsystem, welches einen Motor aufweist, der Zahnräder antreibt, um eine Schnecke zu drehen, und einen Hydraulikkolben, um die Schnecke translatorisch zu bewegen.
Das US-Patent Nr. 6,478,572 an Schad beschreibt eine Spritzgießeinheit, die einen einzigen elektrischen Motor anwendet, um eine Extruderschnecke zu drehen und einen hydraulischen Akkumulator zu laden. Das Laden des Akkumulators erfolgt, um einen Hub der Extruderschnecke auszulösen.
Das US-Patent Nr. 6,499,989 beschreibt eine Vorrichtung zum Entfernen von Scheiben aus einer Form. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein hohler elektrischer Motor verwendet, um den Austragschaft zu drehen, und ein elektrischer Linearmotor wird verwendet, um den Schaft linear zu bewegen. Der hohle Motor treibt den Schaft über ein Getriebe an, welches ermöglicht, die Geschwindigkeit des Schaftes zu variieren. Als Alternative schlägt das Patent vor, daß ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder verwendet werden könnte, um den Schaft linear zu bewegen. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Linearbetätiger außerhalb des Drehbetätigers angeordnet. Dies schafft eine Anordnung, die größer und weniger kostenwirksam ist.
Das US-Patent Nr. 6,517,336 an Emoto et al. und das europäische Patent Nr. 0 967 064 A1 an Emoto offenbaren ein Spritzgießsystem mit einem hohlen elektrischen Motor, der einen Schneckenschaft dreht und gleichzeitig bewirkt, daß der Schaft mittels einer Verbindung mit einer Kugelumlaufspindelschaft-/Keilschafteinheit vorgeschoben wird. Ein separater Meßmotor dreht die Schnecke, um die Schnecke mit Harz zu füllen. Die Drehbewegung wird durch einen Riemen und eine Riemenscheibenanordnung bereitgestellt, welche die Schnecke unabhängig von dem Rotor des hohlen Motors drehen kann. Der Rotor des hohlen Motors ist an dem Keilteil des Schneckenschaftes befestigt und wird verwendet, um den Keilteil zu drehen, der seinerseits eine Kugelumlaufspindel dreht, um eine Kugelmutter anzutreiben und dadurch den Schaft in der Längsrichtung zu bewegen.
Das US-Patent 6,530,774 an Emoto beschreibt ein Spritzgießsystem, welches einen elektrischen Motor und einen Getriebezug anwendet, um die Schnecke zu drehen, und einen elektrischen Hohlschaftmotor, um die Schnecke in der Längsrichtung zu bewegen, indem ein Kugelumlaufspindelschaft durch eine Keilschaftverbindung angetrieben wird.
Die US-Patentanmeldung Nr. 2002/0168445 A1 an Emoto et al. beschreibt ein Spritzgießsystem, welches auch einen Meßmotor und einen Hohlschaftmotor umfassen kann, um die Schnecke zu drehen und die Schnecke in der Längsrichtung zu bewegen.
Die europäische Patentanmeldung 1 162 053 , veröffentlicht am 12. 12. 2001 an Krauss-Maffei, beschreibt ein Zweimotorsystem, bei welchem ein Motor eine Drehbewegung des Schneckenschaftes und der andere Motor eine Translationsbewegung des Schneckenschaftes bewirkt. Kupplungsanordnungen werden verwendet, damit die Motoren getrennt oder gemeinsam arbeiten können.
Das japanische Patent 61266218 , veröffentlicht am 25. 11. 1986 an Sumitomo, beschreibt ein Zweimotor-Spritzgießsystem unter Verwendung von Hohlmotoren, einen Kugelantriebsmechanismus und Keilschäften.
Das Dokument DE-A-101 35 443 offenbart eine Spritzgießeinheit mit einem Hohlmotor zum Drehen einer Plastifizierschnecke und einem Kolben für deren Vorschub.
Während diese Dokumente viele Kombinationen von elektrischen und hydraulischen Antriebssystemen für eine Schnecke einer Spritzgießmaschine beschreiben, beschreiben sie kein System, welches die einzigartigen Vorteile der besseren Steuerung der Positionierung der Schnecke mit einem hohlen elektrischen Motor und der hohen Spritzgießenergie, die von der hydraulischen Spritzgießeinheit bereitgestellt wird, kombiniert. Die vorliegende Erfindung schafft eine kompakte Spritzgießeinheit mit den einzigartigen Vorteilen sowohl elektrischer als auch hydraulischer Antriebssysteme.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schafft eine Spritzgießeinheit für eine Spritzgießmaschine nach Anspruch 1. Die Spritzgießeinheit umfaßt einen hohlen elektrischen Motor mit einem Rotor und einem stationären Teil, und einen Hydraulikzylinder mit einer ersten Zylinderwand und einer zweiten Zylinderwand. Die erste Zylinderwand ist an den Rotor des hohlen Motors angeschlossen, und die zweite Zylinderwand ist mit dem stationären Teil des hohlen Motors verbunden. Die Spritzgießeinheit umfaßt ferner einen Kolben, der entlang der Innenflächen der ersten und der zweiten Zylinderwand bewegbar ist. Ein erster Endteil des Kolbens greift an der Innenfläche der ersten Zylinderwand an, und ein zweiter Endteil des Kolbens greift an der Innenfläche der zweiten Zylinderwand an. Die Spritzgießeinheit umfaßt ferner Drehmittel, die an dem Rotor zum Drehen des Kolbens befestigt sind. Die Drehmittel gestatten, daß der Kolben entlang der Innenflächen der Zylinderwände bewegt wird. Die Spritzgießeinheit umfaßt ferner Mittel zum Bereitstellen von Hydraulikfluid zum Antrieb des Kolbens entlang der Innenflächen, und Mittel zum Befestigen einer Einspritzschnecke an dem Kolben. Der Kolben bewegt sich in der Längsrichtung entlang der Zylinderwände, wenn er hydraulisch angetrieben wird, und wird durch die Drehmittel gedreht, wenn der hohle elektrische Motor betätigt wird, um den Rotor zu drehen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Hydraulikeinheit zumindest teilweise innerhalb des hohlen Motors angeordnet, um eine kleinere und kompaktere Anordnung zu bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsskizze einer grundsätzlichen Antriebseinheit, die nicht gemäß der Erfindung ausgebildet ist;
2 ist eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Antriebseinheit für eine Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung, bei welcher sich die Antriebseinheit in der ausgefahrenen Position befindet;
2A ist eine Querschnittsansicht eines Kolbenkopfes für die Antriebseinheit nach 2;
2B ist eine Teilschnittansicht, die einen hydraulischen Zufuhrkanal zu dem Kolben der Antriebseinheit nach 2 illustriert;
2C ist eine Querschnittsansicht eines Teiles des Kolbens und Keileinsatzes;
2D ist eine Querschnittsansicht eines Zahnriemens und eines Codierers;
3 ist eine Querschnittsseitenansicht der bevorzugten Ausführungsform der Antriebseinheit für eine Spritzgießmaschine, bei welcher sich die Antriebseinheit in der zurückgezogenen Position befindet;
4 ist eine Perspektivansicht des Kolben- und Keileinsatzes der bevorzugten Antriebseinheit;
5 ist eine Querschnittsskizze einer Ausführung, die nicht gemäß der Erfindung ausgebildet ist; die 6A und 6B sind Querschnittsansichten anderer Ausführungsbeispiele, die nicht erfindungsgemäß sind, wobei der Antriebszylinder den hohlen Motor umgibt;
7 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles, das nicht erfindungsgemäß ist;
7A ist eine Schnittansicht des Ausführungsbeispieles nach 7 nach der Linie 7A-7A.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 illustriert ein Ausführungsbeispiel, das nicht erfindungsgemäß ist, in einer einfachen Form. Gemäß der Darstellung in 1 hat ein Hohlschaftmotor 45 ein Gehäuse 61, einen Stator 46 und einen Rotor 47. Der Stator 46 ist an einer Wand des Gehäuses 61 montiert. Der Rotor 47 ist an einem Zylinder 48 befestigt. Der Zylinder 48 hat einen Keilteil 49, der an seiner Innenfläche ausgebildet ist. Ein Einsatz ist an dem Zylinder 48 vorgesehen und könnte den Keilteil 49 ersetzen. Der Keilteil 49 greift an Keilen 62 (einer ist gezeigt) an einem Kolben 50 an. Ein Schaft (nicht gezeigt), der integral mit dem Kolben 50 ausgebildet oder an diesem befestigt ist, wird durch den Motor 45 durch eine Zwischenverbindung zwischen dem Rotor 47 und dem Kolben 50 gedreht.
Der an dem Kolben 50 befestigte Schaft wird in der Längsrichtung bewegt, indem Fluiddruck auf eine der beiden Seiten des Kopfes des Kolbens 50 über Öffnungen 51 und 52 in der Wand des Zylinders 48 aufgebracht wird. Wenn die Antriebseinheit in einer Spritzgießmaschine verwendet wird, kann das Fluid Hydrauliköl oder eine auf Wasser basierende Graphitlösung sein. Der Kolben 50 gleitet an dem Keilteil 49 und dreht in Lagern, die durch Verschleißringe 53a und Fluiddichtungen 53b gebildet werden. Die gesamte Anordnung aus Rotor 47, Zylinder 48 und Kolben 50 ist drehbar abgestützt und axial in Lagern 63 und 64 angeordnet.
Während 1 eine rudimentäre Skizze einer Ausführungsform gemäß der Erfindung illustriert, könnten andere Mittel als ein Keilschaft vorgesehen werden, um ein Gleiten des Schaftes zu gestatten, während der Schaft drehbar gehalten wird. Ein einziger Keil, der entlang einer Keilnut gleitet, könnte verwendet werden.
Die Antriebseinheit wird dann unter Bezugnahme auf eine Plastifizierschnecke für eine Spritzgießmaschine beschrieben. Die Erfindung ist besonders zur Verwendung in einem solchen System geeignet, wo es notwendig ist, die Schnecke zu drehen, um das Spritzgießmaterial zu schmelzen, und die Schnecke in der Längsrichtung mit signifikanter Antriebskraft zu bewegen, um das Material in eine Form einzuspritzen.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ist eine Schnecke 1 in einer Trommel 2 vorgesehen und kann in dieser gedreht und axial bewegt werden. Spritzgießmaterial, wie Kunststoffpellets, werden der Schnecke 1 über eine Öffnung 4 zugeführt. Die Trommel 2 ist in einem Spritzgießgehäuse 3 montiert und wird mittels einer Trommelhalteplatte 5 an Ort und Stelle gehalten. Ein Schlitz 6 ist zur Aufnahme eines Werkzeuges vorgesehen, um die Trommel 1 an Ort und Stelle zu halten, während der Kolben 23 gedreht wird, um den Kolben 23 von der Schnecke 1 an einer Gewindeverbindung 29 abzuschrauben. Ein Kolbenanschlag 7 ist so ausgebildet, daß er eine Drehung des Werkzeuges verhindert, wenn der Kolben 23 aus der Schnecke 1 zurückgezogen wird, und bestimmt die voll ausgefahrene Position des Kolbens 23. Diese Möglichkeit wird geschaffen, um ein Entfernen und Ersetzen der Schnecke 1, wenn notwendig, zu ermöglichen.
Der vordere Teil des Kolbens 23 kontaktiert durch Kolbenringe 45 die Zylinderwand 18. Der Kolben 23 bewegt sich axial entlang der Wand 18, wenn die Schnecke 1 vorgeschoben und zurückgezogen wird. Keilschlitze 17 gleiten in einem Keileinsatz 15, damit der Kolben 23 in der Längsrichtung bewegt werden kann.
Der hohle Motor 30 dreht den Kolben 23 und damit die Schnecke 1, die an dem Kolben 23 befestigt ist. Eine Verbinderbox 8 stellt dem Motor 30 Energie über einen Kabelkanal 9 zur Verfügung. Der Stator 12 wird unter Strom gesetzt, um den Rotor 16 zu drehen. Der Motor 30 hat vorzugsweise einen Permanentmagnetrotor, jedoch kann jeder hohle elektrische Motor verwendet werden, um den Kolben 23 und die Schnecke 1 zu drehen. Der Rotor 16 ist auf die Zylinderwand 18 aufgeschrumpft. Der Rotor 16 kann auch auf eine andere Weise an der Wand 18 befestigt werden, solange sich der Rotor 16 und die Wand 18 als eine Einheit bewegen. Der Keileinsatz 15 ist über Bolzen 44 mit der Zylinderwand 18 verbunden. Der Keileinsatz 15 greift in Schlitze 17 (am besten in 4 zu sehen) an der Außenwand des Kolbens 23 ein. Wenn der Rotor 16 dreht, drehen auch die Zylinderwand 18 und der Kolben 23, so daß keine Relativdrehbewegung zwischen der Zylinderwand 18 und dem Kolben 23 vorhanden ist.
Kühlkanäle 10 sind in dem Motorgehäuse 11 vorgesehen, um ein Kühlen des Motors 30 zu ermöglichen.
Der Kolbenkopf 24 ist am hinteren Ende des Kolbens 23 über Bolzen 31 befestigt und umfaßt zwischen den Bereichen 32 und 33 eine Vielzahl von Kanalöffnungen 37 (siehe die 2A und 4). Dies ermöglicht, daß der Kolben 23 minimale Dicke hat. Der Kolbenkopf 24 dreht und gleitet mittels der Kolbenringe 45a an der Zylinderwand 22. Hydraulikfluid, wie ein Hydrauliköl, wird den Bereichen 32 und 33 über den Hydraulikfluidkanal 25 im hinteren Teil des Gehäuses 26 zugeführt, um den Kolben 23 und die Schnecke 1 voranzutreiben, um das Material in die Form einzuspritzen.
Der Kolben 23 und die an diesem befestige Schnecke 1 werden mit Hilfe des Aufbaues des Materials zurückgezogen, wenn der Kopf der Schnecke 1 vom Material beaufschlagt wird, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Um Hohlräume in der Schmelze zu vermeiden, wird ein niedriger Druck über den Bereich 32 auf der Bohrungsseite des Kolbens 23 aufgebracht. Schlitze 38 (siehe 2C) sind in dem Keileinsatz 15 vorgesehen, um eine Fluidverbindung zwischen den Bereichen 34 und 35 sicherzustellen.
Die Zylinderwand 18 wird in Kugellagerringen 13 und 14 abgestützt, um eine Drehung der Anordnung mit minimalen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Der Kugellagerring 13 wird in einem Endstück 41 und der Kugellagerring 14 von einem Ring 89 abgestützt.
Die Zapfen 27 erstrecken sich vom Motorgehäuse 11 in das Endstück 41 und den Zylinderring 36. Die Zapfen 27 verhindern jede Tendenz des Endstückes 41 und des Zylinderringes 36, sich relativ zu dem Motorstator 12 als Folge der Drehdruckkräfte zu drehen, die durch die Drehung des Rotors 16 und des Kolbens 23 erzeugt werden.
Die Zapfen 28 erstrecken sich von einem hinteren Gehäuse 26 in die Zylinderwand 22, um jede Tendenz der Zylinderwand 22, infolge der Drehung des Kolbenkopfes 24 zu drehen, zu verhindern.
Die Zylinderwand 22 ist mit einem Zylinderring 36 und dem hinteren Gehäuse 26 in Dichteingriff. Da diese Dichtungen nur ra dialen Beanspruchungen standhalten müssen, ist weniger wahrscheinlich, daß sie lecken oder reißen, als Dichtungen, die sowohl radialen als auch axialen Spannungen unterliegen.
Spannstäbe 19 erstrecken sich von dem hinteren Gehäuse 26 zur Trommelhalteplatte 5 und zum Gehäuse 3, um die gesamte Antriebsanordnung zusammenzuspannen.
Ein Temposonic-Stab 20 ist an dem hinteren Gehäuse 26 befestigt und erstreckt sich durch eine Öffnung im Kolbenkopf 24. Eine Magnetanordnung 21 auf dem Kolbenkopf 24 reagiert auf eine Bewegung des Kolbenkopfes 24 und sendet ein Signal durch den Stab 20, welcher die Position des Kolbenkopfes 24 und folglich der Schnecke 1 auf eine Weise anzeigt, die für den Fachmann des Spritzgießens bekannt ist.
Die Drehgeschwindigkeit und Position der Schnecke 1 wird durch einen Zahnriemen 39 und einen Codierer 40 auf eine Weise bestimmt, die in der Servomotorsteuerung bekannt ist.
Im Betrieb wird der Bereich 32 über die Öffnung 25 unter Druck gesetzt. Dies drückt den Kolben 23 und die an diesem befestigte Spritzgießschnecke 1 nach vorne. Kunststoff an der Vorderseite der Schnecke 1 wird in den Formhohlraum eingespritzt. Am Ende des Einspritzens wird der Bereich 32 für eine kürzere Zeitspanne unter einem niedrigeren Druck gehalten. Der Bereich 32 wird dann druckentlastet und der Bereich 35 unter Druck gesetzt, so daß der Kolben 23 über eine kurze Distanz zurückgezogen wird. Der hohle Motor 30 dreht weiter, um den Kolben 23 und die an diesem befestigte Schnecke 1 zu drehen, um Kunststoffpellets zu schmelzen, die der Schnecke 1 über die Öffnung 4 zugeführt werden. Während dieses Intervalls kann es notwendig sein, einen relativ niedrigen Druck im Bereich 32 aufrechtzuerhalten, um Hohlräume und Bläschen in der Schmelze zu vermeiden. Der Motor 30 wird stillgesetzt, wenn die Schnecke 1 auf eine vorbestimmte Position zurückgezogen wird. Ein weiteres Zurückziehen der Schnecke 1 kann auftreten, um den Schmelzedruck aufzuheben. Nachdem die Schnecke 1 vollständig zurückgezogen ist, wird der nächste Spritzgießzyklus begonnen und der Spritzgießvorgang wiederholt, um dem Formhohlraum Schmelze zuzuführen.
5 illustriert schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel, das nicht erfindungsgemäß ist. Bei diesem Beispiel ist ein Rotor 54 fest an einem Kolben 55 befestigt und hat eine Breite, die zumindest so groß ist, wie die kombinierte Länge des Hubes des Kolbens 55 und die Breite des Stators 56. Der Kolbenkopf 57 kann in dem Zylinder 58 hin- und herbewegt werden.
Der Zylinder 58 ist mit einem einzigen Fluideinlaß 159 gezeigt. Ein zweiter Einlaß könnte vorgesehen sein, jedoch ist bei manchen Anwendungen ein zweiter Einlaß nicht erforderlich. Beispielsweise wird im Falle einer Plastifizierschnecke für eine Spritzgießmaschine der Aufbau des Kunststoffeinspritzmaterials am Ende der Schnecke ausreichenden Druck auf die Schnecke ausüben und den Kolben in seine Spritzgießposition zurückzubewegen.
Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß der gesamte Motor aus dem hydraulischen Teil des Antriebes herausgehalten wird und vermeidet eine Keilverbindung, da der Kolben 55 frei drehen und auf den Lagern 59 und 60 eine Translationsbewegung ausführen kann.
Das Ausführungsbeispiel nach 5 könnte ferner modifiziert werden, um den Stator 56 länger und den Rotor 54 kürzer auszubilden. Die Antriebseinheit würde auf die gleiche Weise ope rieren, aber die kleinere Größe des Rotors 54 würde das Gewicht auf den Kolben 55 und die Kosten des Motors verringern.
Bei der Ausführungsform, die in den 6A und 6B gezeigt ist, die kein Teil der Erfindung ist, umgibt der Antriebszylinder den hohlen Motor. Das stationäre Zylindergehäuse 70 stützt einen nicht drehenden Kolben 71 auf Lagern 72 und 73 ab. Die Lager 72 und 73 gestatten dem Kolben 71, sich in der Längsrichtung zu bewegen. Das Gehäuse 70 und der Kolben 71 bilden eine Kolbenkammer 74. Eine torusförmige Kolbenfläche 75 erstreckt sich von dem Kolben 71 weg, um eine Antriebsfläche für die Längsbewegung der Anordnung zu bilden. Die Kolbenfläche 75 ist von Kolbenringen 88 umgeben.
Der Stator 76 eines hohlen Motors ist an der Innenfläche des Kolbens 71 in Wirkverbindung mit dem Rotor 77 des Motors befestigt. Der Rotor 77 ist an dem Schaft 78 befestigt.
Mit dieser Anordnung wird der Rotor 77 des hohlen elektrischen Motors gedreht, um den Schaft 78 zu drehen. Der Schaft 78 wird von Lagern 79 abgestützt und dreht in diesen.
Fluiddruck auf einer der beiden Seiten der Kolbenseite 75 bewegt die gesamte Anordnung des Kolbens 71, des Stators 76, des Rotors 77 und des Schaftes 78 in der Längsrichtung.
6A zeigt den Schaft 78 in seiner zurückgezogenen Position. 6B zeigt den Schaft 78 in seiner ausgefahrenen Position.
Die Anordnung nach den 6A und 6B hat den Vorteil, daß sie kurze Länge hat und nicht erfordert, daß sich ein größerer Teil der Anordnung in der Längsrichtung bewegt. Dieses Ausfüh rungsbeispiel vermeidet auch einen Keilschaft oder äquivalente Mittel.
Die 7 und 7A zeigen eine Modifikation der Ausführung nach den 6A und 6B, wobei statt eines einzigen torusförmigen Kolbens zwei separate Kolben vorgesehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet, sind die Kolben feststehend und der Zylinder unterliegt einer Translationsbewegung.
Wie in 7 gezeigt ist, wird der Schaft 80 durch Lager 81 und 82 abgestützt und dreht auf diesen. Statorwindungen 83 sind am Gehäuse 84 montiert. Das Gehäuse 84 enthält auch Kolben 85 und 86 in Zylindern 187 und 188. Fluidverbindungen (nicht gezeigt) sind zu den Zylindern 187 und 188 vorgesehen, um die Kolben 85 und 86 auf eine Weise zu bewegen, die im Stand der Technik bekannt ist. Der Rotor 87 des hohlen elektrischen Motors ist an dem Schaft 80 befestigt.
Im Betrieb bewirkt eine Stromzufuhr zum Stator 83, daß der Rotor 87 dreht und dadurch den Schaft 80 dreht. Fluiddruck, der die Kolben 85 und 86 beaufschlagt, drückt auf das Gehäuse 84, um dieses in der Längsrichtung zu bewegen. Die Längsbewegung des Gehäuses 84 zwingt den Stator 83, den Rotor 87 und den Schaft 80, sich ebenfalls in der Längsrichtung zu bewegen.
Das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel ist kompakt und erfordert keinen einzigen großen torusförmigen Zylinder oder einen Keilantrieb. Es erfordert jedoch, daß sich die gesamte Gehäuseanordnung, die den hohlen Motor und die Zylinder enthält, in der Längsrichtung bewegt.

Claims

Einspritzeinheit für eine Spritzgießmaschine, wobei die Einspritzeinheit umfaßt: einen hohlen elektrischen Motor (30) mit einem Rotor (16) und einem stationären Teil; einen Hydraulikzylinder mit einer ersten Zylinderwand (18) und einer zweiten Zylinderwand (22), wobei die erste Zylinderwand (18) an den Rotor (16) des hohlen Motors (30) angeschlossen ist, und die zweite Zylinderwand (22) mit dem stationären Teil des hohlen Motors (30) verbunden ist; einen Kolben (23), der entlang der Innenflächen der ersten (18) und der zweiten (22) Zylinderwand bewegbar ist, wobei ein erster Endteil des Kolbens (23) an der Innenfläche der ersten Zylinderwand (18) angreift, und ein zweiter Endteil des Kolbens an der Innenfläche der zweiten Zylinderwand (22) angreift; Drehmittel (15, 17), die an dem Rotor (16) zum Drehen des Kolbens (23) befestigt sind, wobei die Drehmittel (15, 17) gestatten, daß der Kolben (23) entlang der Innenfläche der ersten Zylinderwand (18) und der Innenfläche der zweiten Zylinderwand (22) bewegt wird; Mittel (32, 33, 35) zum Bereitstellen von Hydraulikfluid zum Antrieb des Kolbens (23) entlang der Innenfläche der ersten Zylinderwand (18) und der Innenfläche der zweiten Zylinderwand (22); und Mittel (29) zum Befestigen einer Schnecke (1) an dem Kolben (23); wobei sich der Kolben (23) in der Längsrichtung entlang der ersten Zylinderwand (18) und der zweiten Zylinderwand (22) bewegt, wenn er hydraulisch angetrieben ist und durch die Drehmittel (15, 17) gedreht wird, wenn der hohle elektrische Motor (30) betätigt wird, um den Rotor (16) zu drehen.
Einspritzeinheit nach Anspruch 1, bei welcher die Drehmittel umfassen: einen Keileinsatz (15), der an der ersten Zylinderwand (18) befestigt ist; und Keilschlitze (17), die entlang des Kolbens (23) vorgesehen sind, wobei die Keilschlitze (17) in den Keileinsätzen (15) gleiten, damit sich der Kolben (23) in der Längsrichtung bewegen kann, wobei die Keileinsätze (15) an den Keilschlitzen (17) an einer Außenwand des Kolbens (23) angreifen, so daß beim Drehen des Rotors (16) die erste Zylinderwand (18) und der Kolben (23) ebenfalls rotieren, damit keine relative Drehbewegung zwischen der ersten Zylinderwand (18) und dem Kolben (23) auftritt.
Einspritzeinheit nach Anspruch 2, bei welcher die Keilschlitze (17) entlang eines zentralen Teiles des Kolbens (23) vorgesehen sind.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Drehmittel (15, 17) die erste Zylinderwand (18) umfassen.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die zweite Zylinderwand (22) größeren Durchmesser als die erste Zylinderwand (18) hat.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner aufweist: Mittel zum Feststellen der Drehposition und Drehgeschwindigkeit des Kolbens (23).
Einspritzeinheit nach Anspruch 6, bei welcher die Mittel zum Feststellen der Drehposition und Drehgeschwindigkeit einen Zahnriemen (38) und Codiermittel (40) umfassen.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner aufweist: einen Wegsensor (20), der an dem ersten oder zweiten Endteil angeordnet ist, um die Längsposition des Kolbens (23) innerhalb der ersten Zylinderwand (18) und der zweiten Zylinderwand (22) abzufühlen.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner aufweist: einen ersten Zapfen (28) zwischen der zweiten Zylinderwand (22) und einem hinteren Gehäuse (26) des Hydraulikzylinders, wobei der erste Zapfen (28) eine Drehbewegung der zweiten Zylinderwand (22) relativ zu dem hinteren Gehäuse (26) verhindert.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner aufweist: einen zweiten Zapfen (27) zwischen einem Gehäuseelement des hohlen elektrischen Motors (30) und einem zylindrischen Ring, welcher das Gehäuseelement abstützt, um eine Relativdrehung eines Stators (12) des hohlen elektrischen Motors (30) bezüglich des zylindrischen Ringes zu verhindern.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Rotor (30) an der ersten Zylinderwand (18) befestigt ist.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die erste Zylinderwand (18) auf Kugellagerringen (13, 14) dreht.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Kolben (23) einen Kolbenkopf (24) aufweist.
Einspritzeinheit nach Anspruch 13, bei welcher der Kolben (23) hohl ist und der Kolbenkopf (24) aufweist: zumindest eine Kanalöffnung (37), um einen Durchgang von einem ersten Bereich (32) zu einem zweiten Bereich (33) zu schaffen.
Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner aufweist: eine Trommel (2), die an der Einspritzeinheit montiert ist, wobei die Trommel (2) so ausgebildet ist, daß sie die Schnecke (1) aufnimmt.
Einspritzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welcher die erste Zylinderwand (18) und die zweite Zylinderwand (22) teilweise innerhalb der Grenzen des hohlen elektrischen Motors (30) angeordnet sind.