WO2000067984A1

WO2000067984A1 - Spritzgiessmaschine zur verarbeitung von kunststoffen

Info

Publication number: WO2000067984A1
Application number: PCT/EP2000/003923
Authority: WO
Inventors: Karl Hehl
Original assignee: Karl Hehl
Priority date: 1999-05-05
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2000-11-16
Also published as: EP1175291A1; CA2368075A1; US6769892B1; DE19920626C2; EP1175291B1; JP2002544003A; DE19920626A1; ATE232446T1; DE50001241D1; CA2368075C

Abstract

Bei einer Spritzgiessmaschine sind die elektrischen Antriebseinheiten und Spritzgiesseinheit (S) und Formschliesseinheit zumindest teilweise elektrische Antriebseinheiten in Form eines Linearmotors. Läufer und Stator des Linearmotors weisen zylindrische Mantelflächen (11, 12) auf, wobei die zylindrischen Mantelflächen von Stator und Läufer konzentrisch angeordnet sind und die Statorwindungen im wesentlichen symmetrisch zur Bewegungsachse a-a des Linearmotors sind. Dadurch, dass mehrere gleichwirkende erste Mantelflächen (11) mit einer entsprechenden Anzahl gleichwirkender weiterer Mantelflächen (12) geschachtelt sind, wobei die ersten und/oder weiteren Mantelflächen jeweils gemeinsam in Wirkverbindung betreibbar sind, wird ein Linearmotor geschaffen, der die an Spritzgiessmaschinen erforderlichen Vorschubkräfte erbringen kann.

Description

Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen

BESCHREIBUNG

Bezug zu verwandten Anmeldungen

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 199 20 626.0, hinterlegt am 5.05J 999, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Massen, zu deren Betrieb wenigstens teilweise elektrisch betriebene An- triebseinheiten eingesetzt werden nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

Aus der dem Oberbegriff des Anspruch 1 zugrundeliegenden DE-T2 37 82 817, entsprechend der EP 0 280 743 B1 und der JP-A 63-1516 ist an Kunststoff-Formmaschinen ein als Antriebseinheit eingesetzter Linearmotor mit Läufer und Stator bekannt, die über in Wirkverbindung stehende zylindrische Mantelflächen verfügen. Diese Mantelflächen ermöglichen, die für die erforderlichen Vorschubkräfte benötigte Magnetfläche sinnvoll in die Antriebsachsen zu integrieren. Werden die Statorwindungen nach der DE-A 44 45 283 symmetrisch angeordnet heben sich die verhältnismäßig hohen Lagerkräfte, die durch den Magnetismus hervorgerufen sind, gegenseitig auf. Aber selbst dort ist in der Beschreibung stets nur von einem Primärteil und einem Sekundärteil die Rede, die entsprechend zusammenwirken. Betrachtet man zusätzlich die dortige Figur 3, wird deutlich, dass es sich bei dem innen liegenden Rohr lediglich um ein Trägerrohr handelt, das ebenso wie das außen liegende Rohr weder Stator noch Läufer ist. Beim Einsatz eines derartigen Linearmotors erspart man sich gleichzeitig die aufwendigen verschleißanfälligen Umsetzmittel, um eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umzusetzen, wie z.B. Getriebe, Spindel, Hebel und Zahnstangen (vgl. auch EP-A 744 815), allerdings lassen sich damit noch nicht die an einer Kunststoff-Spritzgießmaschine erforderlichen Kräfte in ausreichendem Umfang aufbringen. Elektrische Antriebseinheiten werden vielfach auch in Verbindung mit Spritzgießmaschinen eingesetzt. So ist es z.B. aus der EP 0 662 382 bekannt, verschiedene Hohlwellenmotoren innerhalb der Spritzgießeinheit zum Einspritzen der plastifizierten Masse in die Spritzgießform und zum Anlegen der Düse an die Spritzgießform miteinander zu schachteln. Allerdings ist es hierzu aufwendig erforderlich, die von den Hohlwellenmotoren erzeugten Rotationsbewegungen in Translationsbewegungen umzusetzen. Da an der Spritzgießmaschine jedoch alle Achsen bis auf das Dosieren des zu plastifizierenden Materials mittels einer Förderschnecke Translationsachsen sind, empfiehlt sich der Einsatz derartiger Hohlwellenmotoren nur begrenzt.

Aus der Handhabungstechnik und Medizintechnik sind Linearmotoren bekannt, die jedoch nicht über ausreichende Vorschubkräfte verfügen, so daß die meist flächig angelegten Linearmotoren nicht für den Einsatz an einer Spritzgießmaschine geeignet sind. (Firmenbroschüre „New Linear Motors and its applications" der Firma Fanuc, erschienen in FANUC Tech. Rev.11 2, pp. 25-36 (Dezember,1998); Datenblatt Linearmotoren LinMot P der Sulzer Electronics AG Zürich.)

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, an einer Spritzgießmaschine einen Linearmotor vorzusehen, der die an einer Spritzgießmaschine erforderlichen Vorschubkräfte auch aufbringen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Damit lassen sich verschiedene Zylinderflächen so ineinander schachteln, daß mehrere gleichwirkende Magnetflächen entstehen, die zur Erhöhung der Vorschubkräfte bis in einen Bereich beitragen, wie er an Kunststoff-Spritzgießmaschinen z.B. zur Aufbringung der Schließkraft erforderlich ist. Es wird dabei der vermeintliche Nachteil in Kauf genommen, dass der Linearmotor leichter verkanten kann, so dass an die Führung der Teile des Linearmotors höhere Präzisionsanforderungen zustellen sind. Dies wird jedoch durch den erreichbaren kompakteren Aufbau wieder wettgemacht. Obwohl es im Stand der Technik bekannt ist, welche Kräfte an einer Spritzgießmaschine zur Herstellung von Spritzteilen erforderlich sind, wurden dort lediglich kreisförmigen Anordnungen mit konzentrischen Mantelflächen von Läufer und Stator vorgeschlagen, da der Fachmann wohl zu unrecht davon ausgegangen ist, dass eine entsprechende andere Anordnung nicht in geeignetem Umfang realisierbar ist. Um nämlich die Mantelflächen gemeinsam in Wirkverbindung zu betreiben, müssen diese mit entsprechender Präzision gearbeitet sein. Die für den Betrieb des Linearmotors erforderliche Präzision steigt dabei exponentiell mit zunehmendem Abstand zur Mittellinie der zylindrischen Mantelflächen an, so dass es um so leichter zu einem Verkanten des Linearmotors kommt, je grösser dieser Abstand ist, insbesondere wenn der Linearmotor kurz gehalten sein soll, um einen möglichst kompakten Aufbau der gesamten Spritzgießmaschine zu verwirklichen. Dies wird durch die bei hohen Kräften auftretenden hohen Temperaturen noch verstärkt. Dies mag wohl auch der Grund sein, dass sich Linearmotoren trotz ihrer Vorteile bis heute nicht auf dem Gebiet der Kunststoff- Spritzgießmaschinen durchgesetzt haben, da bisher noch nicht die entsprechenden Kräfte aufgebracht werden können.

Nach Anspruch 7 können in den Zylinderwandungen des Stators Kühlkanäle angeordnet werden, so daß die durch den Strom hervorgerufene Erwärmung zuverlässig abgeführt werden kann. Das dabei verwendete Kühlmedium kann zugleich zur Temperierung anderer Bauteile an der Spritzgießmaschine eingesetzt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Figurenbeschreibung.

Kurzbeschreibung der Figuren:

Im folgenden wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine am stationären Formträger einer Formschließeinheit angelegte Spritzgießeinheit,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die Spritzgießeinheit im Bereich von Trägerblock und Einspritzbrücke,

Fig. 2a einen Schnitt nach Linie 2a-2a von Fig. 2,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Fig. 2 in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 im Bereich der Einspritzbrücke,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Formschließeinheit in Seitenansicht,

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 5 im Bereich des beweglichen Formträgers, Fig. 7 einen 5-Punkt-Kniehebel einer Formschließeinheit in teilweise geschnittener

Seitenansicht,

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung eines der beiden 5-Punkt-Kniehebel gemäß Fig. 7,

Fig. 9 eine Formschließeinheit mit einem Y-Kniehebel,

Fig. 10 den vergrößerten Y-Kniehebel,

FFiigg.. 1111 einen horizontalen Schnitt durch eine Spritzgießeinheit im Bereich von Trägerblock und Einspritzbrücke in einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 12 eine Formschließeinheit ziehenden Typs in teilweise geschnittener Seitenansicht,

Fig. 13, 14 Darstellung gemäß Fig. 1 1 von Spritzgießeinheiten in zwei weiteren Ausfüh- rungsformen,

Fig. 15 eine mit Verschlußdüse ausgestattete Spritzgießeinheit.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele

Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Allerdings handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, die nicht das erfinderische Konzept auf eine bestimmte Anordnung beschränken sollen.

Fig. 1 zeigt zunächst die Spritzgießeinheit einer Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Massen wie z.B. keramische oder metallische pul- verförmige Massen. In der Spritzgießeinheit ist an einem Trägerblock 52 ein Plastifizierzyiin- der P aufgenommen. Im Plastifizierzylinder wird die plastifizierbare Masse plastifiziert und über eine Düse 21 in eine Spritzgießform M eingespritzt. Hierzu durchdringt die Düse 21 den stationären Formträger 14. Der vordere Teil der Spritzgießeinheit S ist über ein Stützteil 22 auf dem Maschinenfuß 51 abgestützt und über ein Führungselement 53 auf dem Maschinenfuß geführt und abgestützt. Um die Düse 21 an der Spritzgießform M anzulegen und bedarfsweise abzuheben, sind Düsenfahreinheiten 50 vorgesehen, die in Fig. 2 zunächst hydraulisch ausgebildet sind. Die Zylinder der hydraulischen Düsenfahrantriebe 50 bilden mit dem Trägerblock 52 und einem Abschluß 54 einen steifen Rahmen, der an Führungshoimen 20 geführt ist. Auf den Zylindern der Düsenfahrantriebe 50 ist das Führungselement 53 geführt. Um plastifiziertes Material in die Spritzgießform einzuspritzen, ist eine Einspritzeinheit E vorgesehen. Bei Betätigung der Einspritzeinheit wird die Einspritzbrücke 23 und damit die Förderschnecke axial bewegt. Die Einspritzbrücke 23 trägt den Dosiermotor 28, mit dem ein För- dermittel 15, im Ausführungsbeispiel eine Förderschnecke, rotiert werden kann. Während der Dosiermotor 28 eine rotatorische Bewegung zum Drehen des Fördermittels 15 erbringen muß, sind zum Düsenfahren und zum Einspritzen translatorische Bewegungen erforderlich. Als elektrische Antriebseinheiten für diese translatorische Bewegungen wird ein Linearmotor eingesetzt, der einen Läufer mit entlang einer ersten zylindrischen Mantelfläche 1 1 angeordneten Magneten aufweist. Der Linearmotor besitzt ferner einen Stator mit entlang einer weiteren zylindrischen Mantelfläche 12 angeordneten Statorwindungen 26. Die zylindrischen Mantelflächen 1 1 , 12 von Stator und Läufer sind konzentrisch angeordnet, so daß die Magnetfläche, die zur Erzeugung geeigneter Vorschubkräfte für Bewegungen an der Spritzgießmaschine erforderlich ist, erhöht werden kann. Damit sich die relativ hohen Lagerkräfte aufheben, wer- den nicht nur die kreisförmigen Mantelflächen vorgesehen, ergänzend sind die Statorwindungen 26 sowie vorzugsweise auch die Magneten 25 des Stators symmetrisch zur Bewegungsachse a-a des Linearmotors angeordnet. Fig. 2a zeigt die kreisförmigen Mantelflächen, die die Aufbringung entsprechender Kräfte aufgrund der an diesen Flächen erreichbaren Kräfte- dichte veranschaulicht.

In allen Ausführungsbeispielen werden unter dem Begriff Mantelflächen sowohl die äußere Mantelfläche eines Zylinders als auch die innere Mantelfläche eines Rohrs verstanden, in beiden Fällen handelt es sich um zylindrische Mantelflächen 11 , 12. Die Magnete 25 können Permanentmagnete aber auch fremderregte Spulen mit Eisenkern sein. Ferner kann die An- triebseinheit gesteuert oder geregelt betrieben werden, also z.B. über eine Regelstrecke als Servomotor betrieben werden.

Bei den in Fign. 1 und 4 dargestellten Spritzgießeinheiten sind die Linearmotoren der Einspritzeinheit so angeordnet, daß die Bewegungsachse a-a des Linearmotors zugleich die Spritz- achse s-s der Spritzgießeinheit S ist. Bei Übertragung auf die Formschließeinheit gemäß den Fign. 5-8 (s.u.) ist die Bewegungsachse a-a des Linearmotors zugleich die Symmetrieachse s- s der Formschließeinheit F. Zur Vereinfachung wird in beiden Fällen dieselbe Kennzeichnung s-s verwendet und auch im übrigen sind die Bezugszeichen in den Zeichnungen so gewählt, daß gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Zur Erzeugung der notwendigen Vorschubkräfte werden die Zylinderflächen geschachtelt angeordnet. Fig. 2, 2a zeigen, wie mehrere gleichwirkende erste Mantelflächen 1 1 mit einer entsprechenden Anzahl weiterer Mantelflächen 12 für die Einspritzbewegung geschachtelt sind. Am Abschluß 54, der sich infolge der Verbindung über die Düsenfahreinheit 50 gemeinsam mit dem Trägerblock 52 bewegt, ist ein Zylinder 60 abgestützt, der auf seiner Innenseite und auf seiner Außenseite über gleichwirkende Mantelflächen verfügt. Es kann dahingestellt bleiben, ob diese Mantelflächen erste Mantelflächen des Läufers oder weitere Mantelflächen des Stators sind. Im Ausfürungsbeispiel sind die Mantelflächen des Zylinders 60 erste Mantelflächen des Läufers. Diese Mantelflächen werden von gleichwirkenden weiteren bzw. ersten Mantelflächen zweier konzentrischer Zylinder 70, 71 gebildet. Äußerlich betrachtet ergibt sich der Eindruck, als würden Kolbenstange und Zylinder einer Kolben-Zyiinder-Einheit ineinander eintauchen. Die Mantelflächen sind so angeordnet, daß die innere Mantelfläche des äußeren Zylinders 70 mit der Außenseite des Zylinders 60 und die äußere Mantelfläche des inneren Zylinders 71 mit der Innenseite des Zylinders 60 zusammenwirkt. Durch diese Schachtelung läßt sich eine höhere Vorschubkraft als bisher üblich erzeugen.

Um den Linearmotor vor Verschmutzung zu schützen und bedarfsweise einen Raum zu erzeugen, der mit einem geeigneten Schmiermittel versehen werden kann, bewegt sich gemeinsam mit dem Zylinder 60 und insofern ebenso wie der Zylinder 60 mit dem Abschluß 54 ver- bunden, ein weiterer Zylinder 17. Dieser Zylinder 17 übergreift den Linearmotor und besitzt an seinem vorderen Ende in Fig. 2 links eine Lagerung 18, die mit einer Lagerfläche 19 des Zylinders 70 zusammenwirkt. Über Lagerung 18 und Lagerfläche 19 werden die Teile der Linearmotoren aneinander geführt und damit die Teile der Spritzgießmaschine zentriert, um eine für die Herstellung qualitativ hochwertiger Teile erforderliche Präzision sicherzustellen. Gleichzeitig wirken Lagerung 18 und Lagerfläche 19 abdichtend.

Werden die Statorwindungen der konzentrischen Zylinder 70, 71 unter Strom gesetzt, ergibt sich im Zusammenspiel mit dem Magneten des Zylinders 60 eine Vorschubbewegung. Während der Zylinder 60 unverändert stehenbleibt, werden die konzentrischen Zylinder 70, 71 gemeinsam mit der Einspritzbrücke 23 bewegt. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Spritzgießeinheit S, wobei eine Umkehrung von Zylinder 60 und konzentrischen Zylindern 70, 71 stattgefunden hat. Am Trägerblock 52 ist der Zylinder 60 befestigt, mit dem die Zylinder 70 und 71 zusammenwirken, die nun Bestandteil der Einspritzbrücke 23 sind. Die Umkehrung bedingt eine Umkehrung von Läufer und Stator. War im ersten Ausführungsbeispiel der Zylin- der 60 der Läufer, so ist er jetzt der Stator. Die Einspritzbrücke 23 gleitet auch hier auf den Zylindem der hydraulischen Dusenfahreinheit, allerdings liegt nicht wie im ersten Fall ein Rahmen vor, der die Spritzgießeinheit S in sich versteift Der weitere Zylinder 17 lagert den Linearmotor mittels Lagerung 18 und im Zusammenwirken mit der Lagerflache 19.

Gemäß Fig 3 können die Statorwindungen 26 entlang ihrer Bewegungsachse a-a in mehrere gesonderte elektrische Schaltzonen aufgeteilt sein. Der gesamte Bewegungsbereich wird durch den Bereich D verdeutlicht. Bei Bewegung sind beim Einspritzen vor allem gegen Ende alle Schaltzonen A, B, C beteiligt, um unter Mitwirkung aller Schaltzonen die erforderlichen Kräfte aufbringen zu können. Sobald jedoch eine bestimmte Zone mit ihrer Flache nicht mehr in Wirkverbindung mit den Mantelflachen des Laufers ist, können zur Energieeinsparung die nicht mehr beanspruchten Zonen abgeschaltet werden

In den Zylinderwandungen des Stators sind den Statorwindungen 26 aus Sicht der Magnete 25 hinter oder neben den Statorwindungen hegende Kuhlkanale 27 zugeordnet, so daß die durch den Strom hervorgerufene Erwärmung zuverlässig abgeführt werden kann. Das verwendete Kuhlmedium kann zugleich zur Temperierung anderer Bauteile an der Spritzgießma- schine eingesetzt werden.

Der vergrößerte Ausschnitt gemäß Fig 4 zeigt, daß die Magnete 25 auch an den Wandungen der Zylinder 70, 71 angebracht sind. Die Magnete sind mit den Kennzeichnungen für ihre Pole Nord-Sud (N-S) gekennzeichnet. Die Statorwindungen 26 hingegen sind mit U-V gekennzeichnet. Die im Wesentlichen durch die konzentrischen Zylinder 70, 71 gebildete Einspritz- brucke hat in ihrer Mitte, also in der Mitte des Zylinders 71 ausreichend Raum, um den Dosiermotor 28 sowie die Verriegelungseinrichtung für das Fordermittel 15 zu lagern.

Der Linearmotor als elektrische Antriebseinheit kann auch an anderen Baugruppen der Spritzgießmaschine verwendet werden. Es bietet sich an, insbesondere die Translationsach- sen mit Linearmotoren auszustatten. Spπtzgießseitig sind dies die Antriebseinheit zum Anlegen der Düse 21 an die Spritzgießform sowie die bereits erläuterten Einspritzmittel E oder der Betatigungsmechanismus einer Verschlußduse V (Fig. 15). Auf der Seite der Formsch eßein- heit F ist dies z.B. der Schließmechanismus zum Bewegen des beweglichen Formtragers 13 auf den stationären Formtrager 14 zu und von diesem weg, der bedarfsweise die Schließkraft aufbringen kann. Ist die Formschließeinheit so aufgebaut, daß der Schließmechanismus nur die Formschlußbewegung durchfuhrt, wahrend die Schließkraft durch eine gesonderte Ein- richtung aufgebracht wird, kann diese gesonderte Einrichtung mit einem Linearmotor verse- hen sein. Auf der Formschließseite kann auch eine Auswerfereinheit 16 oder eine Kernzugeinheit K (Fig. 5) an der Spritzgießform M mit einem Linearmotor ausgestattet werden.

Fig. 5 zeigt eine Formschließeinheit F, wobei der bewegliche Formträger 13 entlang von Füh- rungsholmen 56 mittels des Schließmechanismus bewegt wird. Bei Bewegung wird die Spritzgießform M wechselweise geschlossen und geöffnet. Der Schließmechanismus stützt sich an einem Abstützelement 57 ab. Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 5 im Bereich des beweglichen Formträgers. Auch hier ist ein vergleichbarer Aufbau wie zuvor bei der Spritzgießeinheit zu erkennen. Ein Zylinder 60 mit Innen- und Außenseite ist der Läufer mit dem Magneten 25. Der bewegliche Formträger hingegen trägt die konzentrischen Zylinder 70, 71 als Stator. Am Abstützelement 57 ist der Zylinder 60 und der weitere Zylinder 17 befestigt, der mit der Lagerung 18 auch hier an der Lagerfläche 19 gelagert und geführt ist. Im Ausführungsbeispiel sind also auch hier verhältnismäßig große Zylinder ineinandergeschachtelt. Im Innern des Zylinders 71 ist ausreichend Raum zur Aufnahme einer Auswerfereinheit 16, die ebenfalls als Linearmotor betätigt wird. Es ergibt sich damit eine äußerst kurze Bauweise.

Falls erwünscht, können aber auch mehrere einzelne Zylinder um die Schließachse s-s geschachtelt und/oder konzentrisch angeordnet werden, die insofern dann gleichwirkend betrieben werden.

Der Linearmotor kann auch für andere Arten von Schließmechanismen eingesetzt werden, wobei im folgenden teilweise auf die Darstellung der Schachtelung zu Erreichung einer klaen Darstellung verzichtet wurde. Die Fign. 7 und 8 zeigen einen Schließmechanismus mit einem Mehr-Punkt-Kniehebel, hier einem 5-Punkt-Kniehebel. Der bewegliche Formträger ist an Füh- rungsholmen 56 geführt und mittig im beweglichen Formträger ist eine Auswerfereinheit über einen Linearmotor anzusteuern. Fig. 8 zeigt den Aufbau des 5-Punkt-Kniehebels 80. Der Kniehebel stützt sich am Abstützelement 57 mit dem Gelenk 84 ab. Mit dem Gelenk 86 stützt er sich am beweglichen Formträger 13 ab. Die Gelenke 84 und 86 sind über zwei Arme 87, 88 miteinander verbunden, die ihrerseits wiederum am Gelenkpunkt 85 miteinander gelenkig ver- bunden sind. Am Arm 87 ist ein Gelenkpunkt 83 für einen Gelenkarm 81 vorgesehen. Dieser steht am Gelenkpunkt 82 mit der Antriebseinrichtung in Verbindung. Wird die Antriebseinrichtung linear entlang der Schließachse bewegt, drückt der Arm 81 den Arm 87 auf einem Kreisbogen nach vorne und dann nach oben. Die Arme 87, 88 kommen dadurch in Strecklage und werden an einem Zurückweichen durch Selbsthemmung unterstützt durch den Arm 81 gehin- dert. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß in Strecklage keine Kraft am Arm 81 aufge- bracht werden muß, um die Strecklage beizubehalten. Dies ist von Vorteil, da bei der Linearbewegung auch die Überdeckung der zylindrischen Mantelflächen 1 1 , 12 abnimmt, so daß gegen Ende der Bewegung die vom Linearmotor erzeugte Kraft geringer ist. Fig. 8 zeigt ferner, daß der Linearmotor für die Auswerfereinheit 16 bis in den Zylinder des Linearmotors des Schließmechanismus O zurückgeführt werden kann.

Eine weitere Art Schließmechanismus ist der Y-Kniehebel gemäß Fig. 9, 10, der im übrigen wie die bisher beschriebenen Formschließeinheiten F aufgebaut ist. Der Y-Kniehebel 90 stützt die Antriebseinheit dadurch ab, daß er über zwei Gelenkarme 91 diese frei beweglich auf- hängt. Wird der Läufer 30 bewegt, greift dieser am Gelenkpunkt 93 an und bringt die Arme 92 in Strecklage. Auch hier ist in Strecklage eine verhältnismäßig geringe Kraft aufzubringen. Der Läufer 30 kann so ausgebildet werden, daß er beim Aufbringen einer geringen Kraft nur wenig mit den Mantelflächen des Stators zusammenwirkt, während beim Aufbringen einer hohen Kraft ein vollflächiges Zusammenwirken der Mantelflächen 11 , 12 bewirkt wird.

Damit ist angedeutet, daß grundsätzlich die zylindrischen Mantelflächen so angeordnet sein können, daß dann, wenn eine hohe Kraft aufgebracht werden muß, auch eine hohe Überdek- kung der Mantelflächen 11 , 12 vorliegt, so daß infolge einer großen Anlagefläche auch eine hohe Kraft erzeugt wird. Dies wird anhand der Fig. 1 1 für eine Spritzgießeinheit S erläutert. Der Linearmotor wird als Einspritzmittel E verwendet, wobei die Überdeckung der zylindrischen Mantelflächen 1 1 , 12 beim Anlegen der Düse an die Spritzgießform M zunimmt. Dies wird erreicht, indem sich der Zylinder 60 am Trägerblock abstützt. Der Zylinder 60 ist hier der Stator. Um die Einspritzbrücke zu bewegen, werden die Zylinder 70, 71 über den Zylinder 60 gezogen, so daß beim Einspritzen eine höhere Kraft entsteht, je weiter die Förderschnecke in Richtung auf die Spritzgießform bewegt wird. Die Einspritzbrücke 23 bewegt sich also in Fig. 11 nach links.

Das gleiche Prinzip läßt sich auch bei der Formschließeinheit verwirklichen. Fig. 12 zeigt einen Linearmotor als Schließmechanismus, wobei die Überdeckung der zylindrischen Mantel- flächen 1 1 , 12 beim Aufbringen der Schließkraft zunimmt. Es handelt sich um eine Formschließeinheit, bei der der bewegliche Formträger auf den stationären Formträger 14 gezogen wird. Im Ausführungsbeispiel sind die Holme 56 am stationären Formträger nicht fest gelagert. Sie sind in diesem Bereich mit den ersten Mantelflächen ausgestattet. Wird der Stator am stationären Formträger betätigt, wird der Läufer in den Linearmotor gezogen, so daß sich mit zunehmender Schließbewegung der Spritzgießform M eine größere Überdeckung der Mantel- f lachen ergibt und es zur höchsten Kraft am Ende der Formschlußbewegung kommt. Fig. 12 zeigt ferner, daß der Linearmotor mit seiner Bewegungsachse a-a mit der Mittelachse des Holms 56 zusammenfällt.

Fig. 13 zeigt bei sonst gleichem Aufbau wie in Fig. 3, daß auch die Düsenfahreinheit, die in Fig. 3 hydraulisch war, als Linearmotor ausgebildet werden kann. Die Holme 20 sind insofern mit Magneten ausgestattet, so daß sie als Läufer des Düsenfahrantriebs N dienen können. Sie wirken mit einem Stator zusammen, der auf den Holmen 20 gleitet. Durch diesen Aufbau ist eine entsprechende Bewegung entlang den Holmen 20 möglich.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 14, daß auch an der Spritzgießeinheit die Bewegungsachse a-a des Linearmotors mit der Mittelachse der Führungsholme 20 zusammenfallen kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Schachtelung von Einspritzmittel und Düsenfahrantrieb N um die Holme 20 herum aufgebaut. Um den Holm 20 herum liegt zu- nächst die Düsenfahreinheit N. Der Führungsholm ist der Läufer, während eine Hülse den Stator 40 darstellt. Diese Hülse ist innenseitig Stator und außenseitig bereits wiederum Läufer mit Magneten für die Einspritzmittel E. Um die Hülse herum wird daher eine weitere Hülse als Stator 41 gelegt, die ihrerseits zugleich die Einspritzbrücke 23 ist. Die Einspritzbrücke schließlich trägt den Dosiermotor 28.

Es versteht sich von selbst, dass diese Beschreibung verschiedensten Modifikationen, Änderungen und Anpassungen unterworfen werden kann, die sich im Bereich von Äquivalenten zu den anhängenden Ansprüchen bewegen.

Liste der Bezugszeichen

1 1 zylindrische Mantelfläche 60 Zylinder

12 weitere zylindrische Man70, 71 konzentrischer Zylinder telfläche 80 5-Punkt-Kniehebel

13 beweglicher Formträger 35 81 Arm

14 stationärer Formträger 82, 83, 85 Gelenkpunkt

15 Fördermittel 84, 86 Gelenk

16 Auswerfereinheit 87, 88 Arm

17 weiterer Zylinder 90 Y-Kniehebel

18 Dichtung 40 91 Stützarm

19 Dichtfläche 92 Arm

20 Führungsholm S 93 Angriffspunkt

21 Düse 94 Gelenkpunkt

22 Stützelement

23 Einspritzbrücke 45 a-a Bewegungsachse

24 Tragteil m-m Mittelachse

25 Permanentmagnet s-s Symmetrieachse bzw.

26 Statorwindung Spritzachse

27 Kühlkanal A, B, C Schaltzonen

28 Dosiermotor 50 D gesamter Bereich

30 Läufer E Einspritzmittel 0, 41 Stator F Formschließeinheit

50 hydraulische DüsenfahrK Kernzugeinheit (Fig. 5) einheit M Spritzgießform

51 Maschinenfuß 55 N Düsenfahrantrieb

52 Trägerblock O Schließmechanismus

53 Führungselement P Plastifizierzylinder 4 Abschluß s Spritzgießeinheit 6 Führungsholm F V Verschlußdüse (Fig. 15) 7 Abstützelement 60

Claims

Patentansprüche

1. Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Massen mit einer Spritzgießeinheit (S) und einer Formschließeinheit (F), die zumindest teilwei- se von elektrischen Antriebseinheiten in Form wenigstens eines Linearmotors betrieben sind, der einen Läufer mit entlang einer ersten zylindrischen Mantelfläche (1 1) angeordneten Magneten (25) und einen Stator mit entlang einer weiteren zylindrischen Mantelfläche (12) angeordneten Statorwindungen (26) aufweist, wobei die zylindrischen Mantelflächen (1 1 ,12) von Stator und Läufer konzentrisch angeordnet sind und die Statorwindun- gen (26) im wesentlichen symmetrisch zur Bewegungsachse (a-a) des Linearmotors sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichwirkende erste Mantelflächen (1 1 ) mit einer entsprechenden Anzahl gleichwirkender weiterer Mantelflächen (12) geschachtelt sind, wobei die ersten und/oder weiteren Mantelflächen jeweils gemeinsam in Wirkverbindung betreibbar sind.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete Magneten oder fremderregte Spulen mit Eisenkern sind.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische An- triebseinheit eine geregelte Servo-Antriebseinheit ist.

4. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichwirkende erste bzw. weitere Mantelflächen die Außen- und Innenseite eines Zylinders (60) sind und daß gleichwirkende weitere bzw. erste Mantelflächen auf zwei konzen- trischen Zylindern (70,71 ) so angeordnet sind, daß die innere Mantelfläche des äußeren

Zylinders (70) mit der Außenseite und die äußere Mantelfläche des inneren Zylinders (71) mit der Innenseite des Zylinders (60) zusammenwirkt.

5. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor zylindrisch ist und außenseitig von einem weiteren Zylinder (17) übergriffen ist, der mittels wenigstens einer Lagerung (18) die aufeinander bewegten Flächen von Läufer und Stator an einer gesonderten Lagerfläche (19) führt.

6. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwindungen (26) entlang der Bewegungsachse (a-a) in mehrere gesonderte elektrische Schaltzonen aufgeteilt sind.

7. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Statorwindungen (26) aus Sicht der Magnete (25) hinter oder neben den Statorwindungen liegende Kühlkanäle (27) zugeordnet sind, die mittels eines Kühlmediums temperierbar sind.

8. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Antriebseinheit, wenigstens eine der folgenden Baugruppen der Spritzgießmaschine ist: - Schließmechanismus zum Bewegen des beweglichen Formträgers (13) auf den stationären Formträger (14) zu und von diesem weg und zum bedarfsweisen Aufbringen der Schließkraft,

Einrichtung zum Aufbringen der Schließkraft, - Antriebseinheit zum Anlegen der Düse (21) an der Spritzgießform (M), - Einspritzmittel zum axialen Bewegen des Fördermittels (15),

Auswerfereinheit (16)

Kernzugeinheit (K) an der Spritzgießform (M) Antriebseinheit einer Verschlußdüse (V).

9. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor als Schließmechanismus verwendet wird und daß im Innern des inneren Zylinders (71 ) Raum zur Aufnahme einer Auswerfereinheit (16) ist.

10. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor als Einspritzmittel (E) verwendet wird, wobei die Überdeckung der zylindrischen Mantelflächen (1 1 ,12) beim Verfahren des Fördermittels (15) an die Spritzgießform (M) zunimmt.

11. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor als Schließmechanismus verwendet wird, wobei die Überdeckung der zylindrischen Mantelflächen (1 1 ,12) bei Annäherung der Teile der Spritzgießform (M) aneinander zunimmt.