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Antrieb für Spritzgußmaschinen für thermoplastische Kunststoffmassen
Spritzgußmaschinen,
Pressen und ähnliche Maschinen erfordern einen Antrieb für hin und he!r gehende
Bewegung bei verschiedenem Kraft- und Geschwindigkeitsbedarf, sowohl beim Vorwärtsals
auch beim RückwwärStsgang. Bei einer Spritzgußmaschine für thermoplastische Kunststoffmassen,
bei der der Schließ- und öffnungshub für die Form mit dem Einspritzvorgang in gleichsinniger
Bewegungsrichtung erfolgt, bei der also ein beweglicher Spritzzylinder auf einen
feststehenden Spritzkolben bewegt wind, ergibt sich z. B. folwender Geschwindiglçeits-
und Kraftbedarf für den ganzen Arbeitszyklus: Zunächst muß die Form mit relativ
hoher Geschwindigkeit, etwa 10 cm/sec, geschlossen werden. Dabei ist der Kraftbedarf
oder gering, da die Schließbewegung reine Leerbewegung ist. Sobald die Form geschlossen
ist, muß in gleicher Bewegungsrichtung der eigentliche Einspritzvorgang bei verlangsamter
Geschwindigkeit, etwa 2 cm/sec, aber sehlr erheNichem Kraftaufwand, etwa 20 bis
50 t, erfolgen. Nach beendetem Formfüllvorgang muß der Antrieb unter dem Höchlstdruck
eine gewisse Zeit nachwirken, damit während der Abkühlung der Spritzgußmasse in
der Form ein Nachdruck auf die Masse ausgeübt wird. Nach Ablauf der Nachdruckzeit
muß der Antrieb in Üffnungsnchtung der Form wirken und zunächst mit hoher Geschwindigkeit
den Kolben aus dem Verdichtungszylinder herausziehen. 1 Ist der Kolbenrückgang belendelt,
soll während des ersten Formoffnens die Geschwindigkeit der Öffnnngsbewegung vorübergehend
verlangsamt werden. Dann soll der weitere Öffnungsvorgang wieder schnell ablaufen,
um am
Ende der Üffnungsbewegung während des Auswerfeus der Teide
aus der Form wieder verlangsamt zu werden. Solche differenzierten Bewegungsvorgänge
lassen sich mit hydraulischem Antrieb, der im allgemeinen für den Antrieb von Spritzgußmaschinen
bevorzugt wird, nur mit verhältnismäßig komplizierten, von der B ewegungsstellung
abhängigen hydraulischen Steuerungen erfüllen.
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Es ist bereits bekannt, den Antrieb für Kolben von Spritzgußmaschinen
durch eine elektromotorisch angetriebene Spindel vorzunehmen, wobei Vor- und Rückwärtsgang
des Kolbens durch Umschalten des Elektromotors erfolgt. Es ist auch schon vorgeschlagen,
den Nachdruck auf den Kolben durch Einschalten von Federn, die beim Krafthub des
Kolbens gespannt werden, aufrechtzuerhalten. Endlich ist bekannt, den Stillstand
des Kolbens nach erfolgtem Formfüllvorgang dadurch herbeizuführen, daß der Antriebsmotor
in Ab hängigkeit von seiner Stromaufnahme, die bei gefüllter Form naturgemäß stark
ansteigt, durch ein Maximalrelais abgeschaltet und die Spannung der Federn durch
Festbremsen der Motorwelle aufrechterhalten wird. Eine Lösung der Erfindungsaufgabe
ist aber mit diesen bisher bekannten Mitteln nicht möglich.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf folgende Weise gelöst: Der
Antrireblselel{bromotor treibt über ein zwischengeschaltetes Schwungrad, das durch
Tourenabfall zur Abgabe von Energie für den Krafthub des Spritzkolbens dient, sowie
über ein Zahnradgetriebe eine beiderseits in Druckkugellagern gelagerte Mutter an,
in der eine axial bewegliche, aber gegen Drehung gesicherte Spindel angeordnet ist.
Diese Spindel überträgt ihre axiale Vor- und Rückwärtsverschiebung auf die Form
und bewirkt dadurch Formschließen und -öffnen sowie den damit verbundenen Einspritzvorgang.
In das Zahnradgetriebe sind zwei eieictromagnetisch l)letätigte Dopp elkupplungen
geschaltet. Die erste Doppelknpplung dient dazu, die Drehrichtung durch wahlweise
Einschaltung der einen oder der anderen Kupplungsseite umzuschalten und damit die
Form in Schließ- oder Öffnungsrichtung zu bewegen.
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Durch die zweite Doppelkupplung wird wahlweise eine hohe oder niedrige
Geschwindigkeitsübersetzung in das Z ahnradzwischengetri ebe eingeschaltet. Selbstverständlich
können auch mehr als zweiGeschwindiigkeiZtsgänge vorgesehen werden.
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Die Abschaltung der elektromagnetischen Kupplung für den Schließvorgang
bzw. den Einspritzvorgang, der ja in gleichsinniger Bwwegungsrichtung erfolgt, wird
dabei durch einen vom Kolbendruck abhängigen, einstellbaren Zeigerkontakt vorgenommen,
der gleichzeitig als Druckmesser ausgebildet ist. Damit kann der Kolbendruck, bei
dem die Abschaltung erfolgen soll, eingestellt werden.
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Der Druckmesser mit einstellbarem Hilfskontakt wird durch die Zusammendrückung
einer Feder, auf die sich der Kolben abstützt, betäti,gt Die gespannte Abstützfeder
des Kolbens bildet dabei eine Kraftreserve, um während des Stillstandes den Nachdruck
auf den Kolben auszuüben. Der Spannungszustand der Federn muß während des Stillstandes
des Antriebes durch Festbremsen aufrechterhalten werden. Dies Festbremsen wird dadurch
herbeigeführt, daß die beiden Wende antriebskupplungen ausgeschaltet werden und
damit das Getriebe vom antreibenden Motor gelöst wird, während zwei Kupplungen für
verschiedene Geschwindigkeiten eingeschaltet sind und damit sich gegenseitig blockieren.
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Nach Ablauf der an einer Kontaktuhr einstellbaren Zeit erfolgt dann
die Einschaltung der Rückwäntskupplung bei gleichzeitiger Ausschaltung einer der
beiden Kupplungen für Schnell- oder Langsanigang.
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Diese vier Kupplungen bieten die Möglichkeit, im Zusammenwirken mit
Kontakten, die durch den Bewegungsvorgang ein- und ausgeschaltet werden, die gestellte
Erfindungsaufgabe zu lösen.
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Zunächst wird die Kupplung für das Formschließen eingeschaltet. Die
jeweils gewünschte Geschwindigkeit für den Schließvorgang wird durch von der Bewegung
mittels verschiebbarer Kurven gesteuerter Kontakte eingeschaltet, so daß auch der
Zeitpunkt, zu dem die eschwindigleitsumschaltung erfolgen soll, eingestellt werden
kann.
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Durch mehrere derartige verschiebbare Kurven mit zugehörigen Kontakten
können die gewünschten Ges chwindigkei tsums tenerungen sowohl in der einen als
auch in der anderen Bewegungsrichtung vollständig unabhängig voneinander eingestellt
werden und damit die Erfindungsaufgabe gelöst werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispfei des Antriebes
im Schnitt.
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I ist der Eelelctromotor, der direkt mit dem Schwungrad 2 gekuppelt
ist. Das Schwungrad treibt die Welle 3, die durch die Wendekupplung 4 hindulrchgeführt
ist Die Welle 3 wird bei Erregung der linken Seite der elektromagnetischen Kupplung
4 mit dem Zahnrad 5 gekuppelt, das über weitere Zahnräder in solcher Drehrichtung
auf die Mutter 6 wirkt, daß die Spindel 7 in Schließrichtung der Form bevegt wird.
Ist die linke Seite der Kupplung 4 ausgeschaltet, dagegen die rechte Seite eingeschaltet,
so treibt die Welle 3 auf das Zahnrad 8, das in bekannter Weise über ein nicht dargestelltes
Umkehrrad mit dem Zahnrad 9 in Verbindung steht, so daß entgegengesetzte Drehrichtung
der Mutter 6 erfolgt. Zahnrad 9 und 5 sitzen fest auf der Welle 10, die durch die
Kupplung 11 für zwei Geschwindigkeiten hindurchgeführt ist. Wenn die linke Seite
der elektron magnetischen Kupplung 11 erregt wird, ist das Zahnrad I2 mit der Welle
10 gekuppelt und der Schnellgang eingeschaltet. Ist die linke Seite der Kupplung
II ausgeschaltet und die rechte Seite eingeschaltet, so ist das Zahnrad I3 mit der
Weile Io gekuppelt und damit der Langsamgang eingeschaltet. Zahnrad I2 steht mit
Rad 14 im Eingriff, Zahnrad I3 mit Rad I5. Beide Räder I4 und I5 sin.d auf der Welle
16 verlçeillt Auf der Welle I6 sitzt ferner das Zahnrad I7, das mit der Verzahnung
der Mutter 6 direkt im Eingriff steht.
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Die Mutter 6 ist beiderseits in Druckkugellagern I8 und Ig gelagert,
die axiale Kräfte aufnehmen.
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Die Spindel 7 hat einen Führungskopf 20, der in nicht dargestellter
Führung das durch Reibung des Gewindes entstehende Drehmoment aufnimmt.
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Der Führungskopf 20 ist mit dem beweglichen Formschlitten der Spritzgußmaschine
verbunden und überträgt dadurch seine axiale Verschiebung auf die mit dem beweglichen
Formschlitten verschraubte Formhälftle. Bei geschlossener Form wird auch die mit
dem düsenseitigen Formträger verschraubte Formhälfte in Bewegungsrichtung verschoben.
Der düsenseitige Formträger legt sich bei dieser Bewegung an den ebenfalls auf Führungen
verschiebbaren Heizzylinderträger an und schiebt dadurch den Heizzylinder auf den
Kolben. Der Kolben stützt sich unter Zwischenschaltung einer Feder auf Zug- und
Führungsorgane ab, die mit dem Antriebsgehäuse 2I fest verbunden sind. Die Düse
des Heizzylinders kommt während der Vorschubbewegung mit der düsenseitigen Formhälfte
zur Anlage, und die im Heizzylinder verflüssigte Masse wird in die Formhohlräume
eingepreßt.
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22 ist eine (51pumpe, die bei der Schließbewegnng der Spindel Öl aus
dem Getriebegehäuse ansaugt und bei der Öffnungsbeegung das angesaugte Öl durch
Öffnungen 23 in die Gewindegänge der Mutter 6 einpreßt. Die dafür notwendigen zwei
Ventile sind nicht dargestellt.