WO2002011969A1 - Injection unit for a plastic injection molding machine - Google Patents

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WO2002011969A1
WO2002011969A1 PCT/EP2001/008443 EP0108443W WO0211969A1 WO 2002011969 A1 WO2002011969 A1 WO 2002011969A1 EP 0108443 W EP0108443 W EP 0108443W WO 0211969 A1 WO0211969 A1 WO 0211969A1
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electric motor
screw
injection unit
piston
drive
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PCT/EP2001/008443
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German (de)
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Jörg Dantlgraber
Original Assignee
Bosch Rexroth Ag
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Definitions

  • the invention relates to an injection unit for a plastic injection molding machine, which has the features from the preamble of claim 1.
  • Such an injection unit is known from US-A 4,895,505.
  • the first electric motor is an electric rotary motor which is coupled via a sliding joint having a spline shaft and this can drive the screw in rotation • for plasticizing plastic.
  • This second electric motor is an electric linear motor with a linearly movable output part, which lies in the power flow between the spline shaft and the worm and is aligned with the electric rotary motor.
  • An injection unit with the features from the preamble of claim 1 is also known from DE 43 44 335 C2.
  • two electric motors of the same size which are designed as hollow shaft motors, are arranged one behind the other in alignment with the axis of the screw.
  • the worm is firmly connected to a movement spindle which is guided in a spindle nut.
  • the screw joint between the movement spindle and the spindle nut contains balls as rolling elements.
  • the spindle nut forms the hollow shaft of the second electric motor, which, seen from the worm, is located in front of the first electric motor.
  • the movement spindle can be regarded as a linearly movable output part of the second electric motor.
  • the hollow shaft of the first electric motor engages with a wedge pin located in the axis of the movement spindle in a wedge recess of the movement spindle, so that the wedge pin and movement spindle del are rotatably connected to each other, but the movement spindle can be moved axially relative to the wedge pin.
  • the first electric motor drives the screw at a certain speed via the movement spindle and the wedge pin.
  • the second electric motor rotates the spindle nut at a speed that differs from the speed of the rear electric motor by a small amount.
  • the front electric motor can turn slightly slower than the rear electric motor.
  • the speed difference determines the speed at which the screw moves back.
  • the speed difference is controlled so that a certain dynamic pressure builds up and is maintained in the screw space into which the plasticized plastic material is conveyed.
  • the screw To inject the plastic material into the mold, the screw must be moved forward.
  • the front electric motor continues to turn the spindle nut, while the rear electric motor is energized in such a way that it prevents the moving spindle from rotating via the wedge pin.
  • an electric motor is used not only for the rotary drive of the screw during the plasticizing of plastic, but also for the linear movement of the screw during the injection of plastic into a mold.
  • this latter electric motor now an electric linear motor or an electric rotary motor, the force that can be directly exerted directly via the linearly movable output part of this second electric motor is only limited.
  • the rotary movement of a rotor is normally converted into the straight-line movement of the output part by means of a screw drive that can only be loaded to a limited extent, primarily via a ball screw drive.
  • the force that can be exerted by an electric linear motor is in any case small in relation to the size.
  • the invention is therefore based on the objective of further developing an injection unit which has the features from the preamble of patent claim 1 in such a way that a relatively small electric motor is sufficient to carry the plastic material with it inject the desired injection pressure into the mold and also be able to reach the desired pressure level when repressing.
  • the drive part in the power flow between the electric motor and the screw, so that a torque for rotating the screw, from the screw viewed from, is introduced into the drive part before the electric motor, and that a device for power transmission is arranged between the output part of the second electric motor and the drive part.
  • a device for power transmission is assigned to the electric motor, so that a relatively small force exerted by the output part is sufficient to move the screw axially with a high resistance. The transmission of a rotary movement to the screw is not impaired by the device for force transmission.
  • the drive part is between the electric motor and the screw. The torque required to turn the screw is thus, viewed from the screw, introduced into the drive part in front of the electric motor and in front of the device for power transmission.
  • two electric motors are also used in an injection unit according to the invention in order to drive the screw in a rotating manner or to move it axially.
  • the electric motor for the method the screw can also be an electric rotary motor with a rotating part, the rotational movement of which is converted into a straight-line movement of the output part via a screw drive.
  • the electric motor for moving the screw is advantageously arranged laterally next to the screw and drive part, so that the injection unit can be relatively short and compact.
  • the output part of the electric motor and the drive part are each moved axially in opposite directions, the device for force transmission effecting the reversal of direction.
  • a rotating movement of parts of the device for power transmission can be impossible or undesirable. Therefore, a rotary joint is provided between the drive part and the device for force transmission, which is designed as an axial roller bearing according to claim 8, so that high axial forces can be transmitted.
  • the device for power transmission comprises a pivotable lever about an axis of rotation, the introduction of force between the output part of the electric motor and the lever occurs at a substantially greater distance from the axis of rotation than the introduction of force between the lever and the drive element.
  • a rigid lever limits the flexibility in machine design.
  • the device for power transmission is a hydraulic device.
  • Each textbook on physics or specifically on hydraulics describes how hydraulically a large force can be generated with a small force.
  • a hydraulic device for power transmission has an input piston and an output piston, each of which closes off a pressure chamber filled with a pressure fluid and which differ from one another in the size of their effective areas delimiting the respective pressure chamber.
  • the two pressure chambers are fluidly connected to one another.
  • the input piston has the smaller effective area and the output piston has the larger effective area.
  • a small force on the input piston therefore generates a large force on the output piston.
  • the input piston which is moved for the injection of plastic and for the corresponding movement of the screw in the sense of reducing the pressure space adjoining it, is mechanically coupled to the output part of the second electric motor and the output piston is mechanically coupled to the drive part.
  • a hydraulic power converter is a self-contained system without a hydraulic pump and pressure medium reservoir.
  • the output piston and the input piston are each designed as differential pistons and, on the side remote from the first pressure chamber, each delimit a second pressure chamber with an annular, second active surface, the two second pressure chambers being fluidly connected to one another. Then the electric motor can also brake and retract the worm. If the size ratio between the second effective areas is the same as the size ratio between the first effective areas of the input piston and the output piston, the total volume of the two second pressure spaces remains constant and no measures for volume compensation are necessary.
  • the output piston is designed as a differential piston which, on the side remote from the first pressure chamber, defines a second pressure chamber with an annular, second active surface, which is fluidly connected to a third pressure chamber.
  • a further electric motor from which a piston immersed in the third pressure chamber can be moved and from which a counterpressure acting at the outlet piston against the pressure in the first pressure chambers can thus be built up in the third and second pressure chambers.
  • the claims 17 to 19 contain advantageous developments with regard to the arrangement of the first electric motor and the transmission of the torque generated by it to the drive part for the screw.
  • the first Electric motor according to claim 18 has a rotating hollow shaft through which the drive part extends and with which the drive part is primarily coupled via a spline, so the first electric motor can be arranged in alignment with the axis of the worm. A gearbox is not necessary. The worm is then driven by the first electric motor in a space-saving and quiet manner.
  • a special electric motor is required, which is expensive. It could be more cost-effective to arrange an electric motor available at a lower price to the side of the drive part and to drive the drive part via a transmission.
  • the various movement processes on the injection unit of a plastic injection molding machine usually take place according to predetermined speed profiles.
  • Electric motors controlled mainly by frequency converters are therefore used as electrical drive sources. Frequency converters are still relatively expensive today. Therefore, it is provided according to claim 20 that the electric motor for moving the screw is an electric rotary motor and the screw for injecting plastic into the mold can move axially via a first switchable coupling and can rotate for plasticizing plastic via a second switchable coupling. Only one electric motor and only one frequency converter are then required, so that the injection unit is inexpensive.
  • a belt transmission with a flat belt is preferably used for rotatingly driving the worm.
  • Such a gearbox is low in price because pulleys for a flat belt can be easily manufactured.
  • Such a belt transmission is also very quiet.
  • a dynamic pressure desired when plasticizing, when the electric motor drives the screw with the first and the second clutch disengaged advantageously according to claim 23, by a defined actuation of a brake or by a defined control of an electrical accumulation pressure motor set, the brake or the dynamic pressure motor opposing a backward movement of the screw to build up the dynamic pressure necessary resistance.
  • a screw drive is provided with two mutually engaging drive elements, one of which can be driven in rotation by the first electric motor.
  • One of the two screw elements is arranged between the device for power transmission and the worm.
  • FIG. 1 shows the first exemplary embodiment, in which a first electric motor is coupled directly to the drive part via a thrust joint, and a second electric motor designed as a linear motor acts on the drive part via a hydraulic device for power transmission, the pistons of which are designed as plungers.
  • Figure 2 shows the second embodiment, in which, in contrast to the first embodiment, the pistons of the hydraulic device for power transmission are designed as differential pistons
  • Figure 3 shows the third embodiment, which differs from that according to Figure 2 in that only the output piston of the device for
  • Power transmission is designed as a differential piston and can be pressurized against the direction of movement during injection via a piston movable by a third electric motor.
  • 4 shows the fourth exemplary embodiment, in which a first electric motor drives the drive element located to the side of it via a gear transmission and a second electric motor designed as a rotary motor has a spindle as an output part
  • FIG. 5 shows the fifth exemplary embodiment, which differs from that according to FIG. 4, that the first electric motor drives the drive part via a belt transmission, and
  • FIG. 6 shows the sixth embodiment, which differs from that according to FIG. 4 in that a single electric motor designed as a rotary motor both drives the screw in a rotating manner and moves axially
  • FIG. 7 shows the seventh embodiment, which differs from that according to FIG. 6 in that the electric motor does not move the screw axially via a screw drive, but via a rack and pinion drive
  • 8 shows the eighth exemplary embodiment, in which the device for power transmission is a lever
  • FIG. 9 shows the ninth and last exemplary embodiment, in which the worm is rotatable by a first electric motor and jointly displaceable by the first electric motor via a screw drive and axially displaceable by a second electric motor via a further screw drive and a hydraulic force booster arranged downstream thereof
  • Figure 10 shows schematically a complete sequence of movements of the further screw drive during the working cycle.
  • a screw 10 is rotatable and axially movable in a plasticizing and injection cylinder 11.
  • a plasticizing and injection cylinder 11 At one end of the cylinder 11 there is a nozzle 12, via which plasticized plastic, which is located in front of the end of the screw 10 facing the nozzle, is pressed into a mold by moving the screw 10 in the direction of the nozzle.
  • the screw is turned for plasticizing.
  • the plasticizing process begins in a position of the screw close to the nozzle. By rotating the screw, plastic is conveyed into the space between the nozzle and the screw, the screw moving away from the nozzle while maintaining a desired dynamic pressure.
  • the worm 10 is a component of a component 9, which is usually multi-part and can be rotated and moved axially in its entirety, to which a rod 13 adjoining the worm and which emerges from the cylinder 11 belongs.
  • the rod 13 is followed as a drive part for the rotary movement of the screw by a spline shaft 14, which is provided with axially running keyways 15 and is connected via a rod 16 to a washer 17 located at the end of the component.
  • the spline shaft 14 can be driven in rotation by a first electric motor 20.
  • This is designed as a hollow shaft motor with a hollow shaft 21 which has splines 22 on the inside which engage in the splines 15 of the spline shaft 14.
  • the splines 15 in the spline shaft 14 and the splines 22 in the hollow shaft 21 between the elec- Tromotor 20 and the component 9 with worm 10 a thrust joint is formed, which allows a linear movement in the direction of the axis 23 of the component 9 between the spline shaft 14 and the hollow shaft 21.
  • a housing 24 of the electric motor 20, which receives a stator with windings 25, is arranged fixed to the frame.
  • the hollow shaft 21, which carries the rotor 26, is rotatably mounted in the housing 24 via two roller bearings 27, which can absorb both radial and axial forces.
  • the electric motor 20 has the sole function of rotating the screw 10 for plasticizing plastic.
  • a second electric motor 30 is used to control the axial movement of the screw 10 along the axis 23.
  • This second electric motor 30 is an electric linear motor with a stator 31 and with a linearly movable secondary part 32. Electric linear motors as well as electric rotary motors are generally known, so that the structure of the motor 30 need not be discussed in more detail here.
  • the electric motor 30 is arranged on the frame of a plastic injection molding machine in such a way that its axis 33 is at a distance from the axis 23 of the component 9 and the electric motor 20 and that its stator 31 is viewed in the direction of the axes 23 and 33, approximately at the level of the Electric motor 20 is located.
  • the electric linear motor 30 can only exert a limited force with which the necessary injection pressure could not be generated if the secondary part 32 were to act directly on the component 9.
  • a device 40 for power transmission is therefore inserted according to the invention, which is designed as a hydraulic power converter in the exemplary embodiments under consideration according to FIGS. 1 to 3.
  • this consists of a one-piece housing 41 with two circular-cylindrical pressure spaces 42 and 43, which are fluidly connected to one another at one end via a channel 44.
  • the pressure chamber 42 has a smaller cross section and is longer than the pressure chamber 43 and is aligned with the axis 33 of the electric motor 30.
  • the pressure chamber 43 is aligned with the axis 23 of the component 9.
  • an input piston is axially movable, which in the embodiments according to FIGS. 1 and 3 as a plunger 45, which is directly on the secondary part 32 of the electric motor 30 is fastened, and in the embodiment according to FIG. 2 is designed as a differential piston 46, which is fastened to the secondary part 32 via a piston rod 47.
  • An output piston is axially movable in the pressure chamber 43, which is designed as a plunger 48 in the embodiment according to FIG. 1 and as a differential piston 49 with a piston rod 50 in the embodiments according to FIGS. 2 and 3.
  • the plunger 48 (FIG. 1) or the piston rod 50 carries a bearing flange 51 which, in the embodiment according to FIG. 1, faces the disk 17 of the component 9 on one side, while in the embodiments according to FIGS. 2 and 3 it holds the disk 17 embraces.
  • a bearing flange 51 which, in the embodiment according to FIG. 1, faces the disk 17 of the component 9 on one side, while in the embodiments according to FIGS. 2 and 3 it holds the disk 17 embraces.
  • balls 52 as rolling elements.
  • these form an axial roller bearing 53 between the component 9 and the output piston 48 or 49. Due to this axial roller bearing 53, the component 9 and the output pistons 48 and 49 can be rotated slightly against each other.
  • axial forces can be transmitted between the component 9 and the output piston. In this case, an axial force can only be transmitted in one direction from the output piston in the embodiment according to FIG. In contrast, in the embodiments according to FIGS. 2 and 3 it can be transmitted in two opposite directions.
  • An input piston 45 or 46 has an active surface 55 which axially delimits the pressure chamber 42 and which corresponds to the cross section of the pressure chamber 42.
  • the effective area 56 of the output piston 48 or 49 delimiting the pressure space 43 is equal to the cross section of the pressure space 43 and thus larger than the effective area 55 of an input piston.
  • the differential piston 46 delimits an annular second pressure chamber 57.
  • the differential piston also delimits 49 on the side facing away from the pressure chamber 43 an annular second pressure chamber 58.
  • the two second pressure chambers 57 and 58 are fluidly connected to one another via a channel 59.
  • the diameters of the two piston rods 47 and 50 are matched to one another in such a way that during the movements of the pistons 46 and 49, during which the piston 46 covers a larger axial distance than the piston 49, the volume change of the pressure chamber 57 is equal is equal to the change in volume of the pressure chamber 58.
  • the annular second pressure chamber 58 is at
  • Output piston 49 is fluidly connected via a channel 64 to a third pressure chamber 65, which is also formed in the housing 41 and into which a plunger 66 is immersed.
  • This is attached to the secondary part 67 of a second electric linear motor 70 which, like the linear motor 30, is arranged on the side of the electric motor 20 and whose axis 68 runs parallel to the axes 23 and 33.
  • the linear motor 70 is weaker than the linear motor 30.
  • the effective area of the plunger 66 facing the third pressure chamber 65 is smaller than the annular effective area of the piston 49 facing the second pressure chamber 58, so that between the secondary part 67 of the electric motor 70 and the piston 49 also one Power transmission takes place.
  • the screw 10 is driven by the first electric motor 20 via the spline shaft 14 for plasticizing plastic.
  • Plastic material is thereby conveyed into the space between the nozzle 12 and the end of the screw.
  • the screw and with it the entire component 9 and the output piston 48 or 49 of the hydraulic pressure booster 40 are loaded backwards in the direction of arrow A by the dynamic pressure building up in the room.
  • a certain height or a certain height profile is desired for the dynamic pressure.
  • the second electric motor 30 is acted upon by such a current that an electrical force acting in the direction of arrow A is exerted on the secondary part 32 and thus on the input pistons 45 and 46 of the hydraulic force converter 40.
  • the electric motor 20 is stopped.
  • the current flowing through the electric motor 30 is increased to such an extent that the secondary part 32 and the pistons 45 and 46 move to the right in the direction of the arrow A.
  • the piston displaces pressure fluid from the pressure chamber 42 via the channel 44 into the pressure chamber 43.
  • the output piston 48 or 49 of the force booster 40 and with it the component 9 together with the screw 10 are moved to the left against the direction of the arrow A.
  • a certain force must be applied by the pistons 48 and 49, respectively.
  • the force to be applied by the second electric motor 30 is smaller by a factor which is equal to the ratio of the size of the active surface 56 to the size of the active surface 55.
  • the distance traveled by the input piston 45 or 46 is greater than the path of the output piston 48 or 49 by a factor equal to the reciprocal ratio.
  • a desired injection pressure can be precisely maintained by measuring the pressure in the pressure chambers of the hydraulic power converter.
  • a counterpressure can be generated in the pressure chamber 58 during the injection process, which counter pressure acts in the pressure chamber 43 from the second electric motor 30 Pressure acts on the piston 49.
  • the advantage of a clamping of the piston 49 achieved by the back pressure is that the drive system has a greater rigidity and the speed of the screw can be better controlled.
  • the third electric motor 70 of the third exemplary embodiment can also be used to move it back against the direction of arrow A.
  • the screw located within a plasticizing cylinder 11 is in turn part of a rotatably drivable and axially displaceable component 9 which, as in the embodiments according to FIGS. 1 to 3, comprises a rod 13 and a spline shaft 14 with splines 15.
  • an electric standard motor 71 with speed control is arranged as the first electric motor, which carries on its shaft a pinion 72 which meshes with a gear wheel 73 with a larger diameter on the spline shaft 14. This engages with splines 22 in the splines 15 of the spline 14.
  • the spline shaft 14 is on the one hand non-rotatably coupled to the gear 73, but on the other hand can be axially displaced against the axially stationary gear.
  • the worm can thus be driven to rotate independently of its axial position by the electric motor 71.
  • the second electric motor of the exemplary embodiment according to FIG. 4 is now an electric rotary motor 75 with a rotating hollow shaft 76, which is internally provided with a trapezoidal thread over a certain length.
  • the position of the electric motor 75 to the side of the component 9 and the orientation of the motor axis 33 are the same as the electric motor 30 from FIGS. 1 to 3.
  • a spindle 77 projects into the hollow shaft 76 as the output part of the electric motor 75, which is secured against rotation and with an external thread engages in the internal thread of the hollow shaft 76. When the hollow shaft 76 rotates, the spindle 77 moves along the axis 33.
  • FIG. 1 The second electric motor of the exemplary embodiment according to FIG.
  • a hydraulic force intensifier 40 is inserted between the spindle 77 and the spline shaft 14, which has an input piston designed as a differential piston 46 and fastened to the spindle 77 via a piston rod 47 and an output piston designed as a differential piston 49.
  • the piston rod 50 of the differential piston 49 is now fastened to the spline shaft 14.
  • the pressure chamber 42 is located on one side of the piston 46 and the pressure chamber 57 on the other side.
  • the piston 49 borders the pressure chamber 43, which is fluidly connected to the pressure chamber 42, and the pressure chamber 58, which is connected to the pressure chamber 57 is fluidly connected.
  • FIG. 4 the force intensifier according to FIG. 4 is the same as that according to FIG. 2.
  • FIG. 4 it is indicated schematically that the pistons 46 and 49 and the adjacent pressure chambers are also located in two separate cylindrical housings 41a and 41b and that the corresponding ones Pressure spaces can be connected to one another by channels 44 and 59 designed as pipes or flexible lines.
  • the embodiment according to FIG. 5 represents a variant of the embodiment according to FIG. 4 with regard to the rotary drive of the spline shaft 14.
  • the two gear wheels 72 and 73 according to FIG. 4 are by two pulleys 78 and 79 and by a flat belt 80 wound around the pulleys replaced.
  • the small pulley 78 sits on the shaft of the electric motor 71, the large pulley 79 on the spline shaft 14, so that the rotation of the electric motor 71 and the torque are reduced by the transmission according to FIG. 5 as well as by the gear transmission 72, 73 according to FIG elevated.
  • a belt transmission is quieter and less expensive than a gear transmission.
  • the screw located within a plasticizing cylinder 11 is in turn part of a rotatably drivable and axially displaceable component 9, which comprises a rod 13 and a spline shaft 14 with splines 15.
  • a rotatably drivable and axially displaceable component 9 which comprises a rod 13 and a spline shaft 14 with splines 15.
  • the gear 73 which engages with splines 22 in the splines 15 of the spline shaft 14.
  • the spline 14 is on the one hand non-rotatably coupled to the gear 73, but on the other hand can be axially displaced against the axially stationary gear 73.
  • the worm can thus be driven to rotate independently of its axial position via the gear 73.
  • the worm can be driven in rotation by the gear 73 not by a separate electric motor, but by the electric motor, from which it can also be moved axially.
  • this electric motor is an electric rotary motor 75.
  • the position of the electric motor 75 to the side of the component 9 and the orientation of the motor axis 33 are the same as in the embodiment according to FIG. 4.
  • the electric motor 75 has a rotating hollow shaft 76 which, however, is smooth on the inside and is only hollow so that the threaded spindle 77, which now forms a screw drive together with an additional spindle nut 91, can be immersed in a constructional length.
  • the spindle 77 is in turn secured against twisting.
  • the spindle nut 91 can be driven as an output element of a clutch 92 via this and the hollow shaft 76 of the electric motor 75 rotating.
  • the input element of the clutch 92 forms a clutch disc 93 which is axially displaceable but non-rotatably on the hollow shaft 76 near the end of the hollow shaft at which the threaded spindle protrudes.
  • the spindle nut 91 is on one Side of the clutch plate 93 in front of the end of the hollow shaft and engages there in the threaded spindle 77. The screw can be moved axially via the threaded spindle 77.
  • a gear 94 is axially fixed but rotatably mounted on the hollow shaft 76, which gear is the output element of a second clutch 95, which has the same disk 93 as the input element 93 as the clutch 92 or a second disk 93.
  • the gear 94 is located exactly at the level of the gear 73, viewed in the direction of the axes 23 and 33.
  • the two gear wheels 73 and 94 are coupled to one another via a toothed belt 96.
  • the diameter of the gear 94 is larger than that of the gear 73, so that when the gear 94 is driven, the speed of this gear is translated into a higher speed of the gear 73.
  • the electric motor 75 has a full motor shaft 97, by means of which the two different movements of the worm can be brought about, as with the hollow shaft 76 via switching clutches 92 and 95.
  • the input element of the two clutches 92 and 95 is in turn a clutch disc 93, which is axially displaceable but non-rotatably close to one end of the motor shaft 97.
  • the output element of the clutch 95 is in turn a gear 94 which is coupled to the gear 73 via the toothed belt 96.
  • the output element of the clutch 92 is now a further gear 98, which is rotatably mounted on a bearing journal of the motor shaft 97 and engages in a toothed rack 99 running perpendicular to the motor shaft 97, via which the worm can be moved axially.
  • the rack and pinion drive consisting of the gear 98 and the rack 99 of the embodiment according to FIG. 7 and the screw drive consisting of the spindle nut 91 and the threaded spindle 77 of the embodiment according to FIG. 6 correspond.
  • FIGS. 6 and 7 Between the threaded spindle 77 or the toothed rack 99 and the spline shaft 14 there is also a hydraulic one in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 4, which has an input piston designed as a differential piston 46 and attached to the spindle 77 via a piston rod 47 and an output piston designed as a differential piston 49.
  • the pressure chamber 42 is located on one side of the piston 46 and the pressure chamber 57 on the other side.
  • the piston 49 borders the pressure chamber 43, which is fluidly connected to the pressure chamber 42, and the pressure chamber 58, which is connected to the pressure chamber 57 is fluidly connected.
  • a comparison of the two exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 shows that the hydrostatic power transmission with the power booster 40 brings with it a high degree of flexibility in the arrangement of individual components, since the two components 41a and 41b of the power booster can in principle be arranged in any manner relative to one another.
  • the clutch 95 is actuated in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 and the electric motor 75 is driven to rotate in one direction.
  • the gear 94 is driven via the clutch disc 93 and the worm is rotated via the toothed belt 96 and the gear 73. This feeds plastic material in front of the end of the screw.
  • There is a dynamic pressure which leads to a backward movement of the screw and with it of the piston 49 in the sense of a reduction in the pressure space 43. Hydraulic fluid is displaced from the pressure chamber 43 via the line 44 into the pressure chamber 42 and the piston 46 including the threaded spindle 77 or rack 99 is thereby displaced. This happens when the clutch 92 is open.
  • the dynamic pressure would be undefined.
  • the output element of the clutch 92 that is to say the spindle nut 91 or the gear 98
  • the output element of the clutch 92 can be braked in a defined manner by a brake 100, so that the output element 91 or 98 can only be turned against resistance.
  • This resistance can be varied by braking to different extents in order to obtain the desired dynamic pressure.
  • the dynamic pressure can be detected, for example, by measuring the pressure prevailing in the pressure spaces 43 and 42.
  • a (small) electric dynamic pressure motor can also be used, from which a torque is exerted on the spindle nut 91 or on the gear 98.
  • clutch 95 is open and clutch 92 is actuated.
  • the electric motor 75 is driven to rotate in one direction such that the threaded spindle moves the piston rod 47 into the cylinder housing 41a.
  • the piston 46 displaces pressure fluid from the pressure chamber 42 via the line 44 into the pressure chamber 43.
  • the force to be applied by the electric motor 75 is smaller by a factor which is equal to the ratio of the size of the active surfaces of the two pistons 49 and 46.
  • the path covered by the input piston 45 or 46 is greater than the path of the output piston 49 by a factor equal to the reciprocal ratio. Pressure detection in one of the pressure chambers 42 and 43 of the hydraulic force booster can precisely maintain a desired injection pressure.
  • a drive device is conceivable in which the clutch 92 is replaced by a continuously adjustable clutch, two input elements then being present for the two clutches.
  • a dynamic pressure could then be set during the plasticizing by a corresponding actuation of the clutch 92.
  • the electric motor 75 then rotates for plasticizing in a direction opposite to the direction of rotation of the spindle nut 91 or the gear 98 when the threaded spindle 77 or the rack 99 is retracted.
  • a component 9 with worm 10, rod 13 and spline shaft 14 can be driven in rotation by an electric motor 20 having a hollow shaft 21, as in the embodiments according to FIGS. 1 to 3.
  • the second electric motor is in turn an electric linear motor 30 with a secondary part 32 that can be moved along an axis 33.
  • the device for power transmission is now a two-armed lever 85 with a. long lever arm 86 and with a short lever arm 87.
  • the axis of rotation 88 of the lever 85 is perpendicular to the plane spanned by the two axes 23 and 33. Their distance from the axis 33 is about 3.5 times greater than their distance from the axis 23.
  • the component 9 is supported with the spline shaft 14 via an intermediate piece 89, which is both in the plane spanned by the two axes 23 and 33 opposite the Spline 14 and pivotable relative to the lever 85, from the short lever arm 87.
  • the secondary part 32 of the electric motor 30 is supported on the long lever arm 86 via an identical pivotable intermediate piece 89.
  • the intermediate piece 89 between the spline shaft 14 and the lever 85 is mounted so that the spline shaft can rotate without the intermediate piece 89 also rotating.
  • the electric motor 20 rotates the screw 10, which moves back in the direction of the arrow A and the lever 85 is pivoted clockwise in the view according to FIG.
  • the position of the force transmission points between the intermediate pieces 89 and the lever 85 changes with respect to the axes 23 and 33. This change is compensated for by the pivotability of the intermediate pieces 89.
  • the secondary part 32 of the electric motor 30 migrates backwards in the direction of the arrow A.
  • the dynamic pressure desired during the plasticizing is obtained by a corresponding energization of the electric motor 30.
  • the electric motor 30 is supplied with more current, so that the secondary part 32 moves in the direction of arrow A to the right and, via the lever 85, the screw 10 is moved to the left against the arrow A. Because of the leverage of approximately 3.5, the force acting on the worm is 3.5 times greater than the force exerted by the electric motor 30.
  • a plastic injection molding machine not shown in its entirety, has an injection unit 110 with a housing 111, on which the plasticizing cylinder 11 is arranged.
  • an injection mechanism is rotatably and axially displaceably mounted, which comprises the screw 10, which is located essentially within the plasticizing cylinder 11.
  • a conical end of the plasticizing cylinder 11 facing an injection mold is designed as an injection nozzle 112.
  • the spline shaft 14 adjoins the worm 10 after a one-way clutch 113 and is provided with axially extending wedges and grooves.
  • a threaded spindle 114 which has a ball screw thread and on the free end of which a disk 115 is attached.
  • the threaded spindle is a drive element of a screw drive and is in engagement with a spindle nut 117, which is the second drive element, via balls.
  • the spindle nut 117 is supported axially against the direction of movement of the screw 10 during injection via an axial bearing 118 on the housing 111. It is freely rotatable on the threaded spindle and can be blocked against rotation relative to the housing 111 by a brake 119
  • the spline shaft 14 is surrounded by the gear 73, which is rotatably mounted axially stationary on the machine frame 146 and engages with the splines and grooves of the spline shaft 14 with splines and grooves on its inner diameter.
  • the gear 73 is coupled via a toothed belt to the pinion 72 seated on the motor shaft of an electric motor 71.
  • the screw 10 and the spline shaft 14 of the injection mechanism can thus be driven in rotation by the electric motor 71, which is mounted on the housing 111 or on the machine frame 146.
  • This The drive serves to plasticize plastic granulate and to convey the plasticized mass into the space inside the plasticizing cylinder 11 between the end of the screw 10 and the nozzle 112.
  • the electric motor 71 rotates the spline shaft 14 in such a direction that the Rotation is transferred to the worm 10 via the freewheel 113.
  • the electric motor 71 not only serves to rotate the screw 10, but is also used to axially move the screw together with the second electric motor 75 to inject plastic into the mold.
  • the screw drive with the threaded spindle 114 and with the spindle nut 117 is provided.
  • the electric motor 71 rotates in one direction for plasticizing and in the opposite direction for injection. So that the screw does not rotate when injecting, the freewheel 113 is inserted between the latter and the spline shaft 14.
  • the cylinder 128 of a piston-cylinder unit 130 and the cylinder 129 of a piston-cylinder unit 131 are fastened to the housing 111 of the injection unit 110.
  • the piston-cylinder unit 130 is aligned with its axis with the axis of the worm 10, the spline 14 and the threaded spindle 114 and has a differential piston 132 with a piston rod 133, which has a disk 134 at its free end with a disk 115 of the threaded spindle 114 axially projecting collar.
  • the disks 115 and 134 are parts of the roller bearing 116, which ensures the rotatability of the threaded spindle 114 relative to the piston rod 133 and which can transmit axial forces between the piston rod 130 and the threaded spindle 114 in both directions.
  • the differential piston 132 divides the interior of the cylinder 128 into an annular cylinder space 135 on the piston rod side and into a circular cylindrical cylinder space 136 away from the piston rod.
  • the piston-cylinder unit 131 has a synchronous piston 137, which is provided on both sides with piston rods 138 of the same thickness, and thus the inside of the cylinder 129 in two annular cylinder spaces 139 and 140 that have the same cross section divides.
  • the two piston rods 138 are fastened to the machine frame 146 in a manner not shown.
  • the piston 137 thus remains at rest with respect to the machine frame 146.
  • the drive source for the linear movement of the injection unit for applying the nozzle 112 to the mold and for moving the nozzle away from the mold, as well as together with the electric motor 71 for the axial movement of the injection mechanism is a second rotating electric motor 75, which is not closer below the injection unit 110 in FIG is attached to the machine frame 146 in such a way that its axis runs parallel to the axis of the injection mechanism and thus parallel to the direction of the linear movements of the injection unit and the injection mechanism.
  • a pinion 148 is secured against rotation, which is coupled via a toothed belt 149 to an externally toothed spindle nut 150 which is axially fixed on the machine frame 146.
  • the spindle nut 150 is provided with a ball screw thread on the inside.
  • a threaded spindle 151 passes through it and is provided with an external thread designed as a ball screw thread.
  • Balls 152 engage in the internal thread of the spindle nut 150 and in the external thread of the threaded spindle 151, so that these two parts are connected to one another via a screw joint.
  • the threaded spindle 151 is guided in a straight line in a manner not shown in detail, so it cannot rotate, so that when the spindle nut 150 rotates, it moves straight in one direction or in the opposite direction depending on the direction of rotation.
  • the electric motor 75 can rotate in two directions.
  • the threaded spindle 151 carries a disk 153 or 154, which represents the input element of an electromagnetically actuated clutch 155 or 156.
  • a piston-cylinder unit 160 or 180 is arranged in front of each input clutch plate 153, 154 in alignment with the threaded spindle 151.
  • the piston-cylinder unit 160 has a differential piston 162 with a piston rod 163, which projects out of the cylinder housing 161 in the direction of the threaded spindle 151.
  • the piston rod 163 carries a disc 164, which represents the output element of the clutch 155 and accommodates an electrical coil 165 and, together with the disk 153 on the threaded spindle 151, forms the electromagnetically actuated clutch 155.
  • the differential piston 162 divides the interior of the cylinder housing 161 into an annular cylinder space 166 on the piston rod side and into a circular cylindrical cylinder space 167 away from the piston rod.
  • the cylinder space 166 is permanently fluidly connected to the cylinder space 135 of the piston-cylinder unit 130 via a hydraulic line 168.
  • a hydraulic line 169 leads from the cylinder space 167 to the cylinder space 136 of the piston-cylinder unit 130.
  • this line 169 there is an electromagnetically actuatable 2/2-way seat valve 175, the rest position of which is the blocking position, in which it free the cylinder space 136 from leakage to the cylinder chamber 167, and which can be brought into a through position by the electromagnet 186.
  • the effective area 170 of the hydraulic piston 162 adjoining the cylinder space 167 is substantially smaller than the effective area 171 of the hydraulic piston 132 adjoining the cylinder space 136.
  • the cross sections of the piston rods 133 and 163 are matched to one another in such a way that the ratio of the opposing effective areas of the hydraulic pistons 162 and 132 is equal to the ratio of the effective areas 171 and 170 to one another.
  • the cross sections of the piston rods 163 and 133 then have the same relationship between the cross sections of the cylinder spaces 167 and 136.
  • the force is translated between the two piston-cylinder units 160 and 130. In the case of a force transmission between the two piston-cylinder units 130 and 160, a high injection pressure can be applied without the screw drive 150, 151 and the toothed belt 149 being stressed too much.
  • a small electric motor 75 can also be used.
  • the piston-cylinder unit 180 in front of the other end face of the threaded spindle 151 has a synchronous piston 182 located in a cylinder housing 181, which has a piston rod 183 on both sides.
  • the two piston rods have the same cross-section and emerge from the cylinder housing 181 on opposite end faces.
  • the piston rod 183 directed towards the threaded spindle 151 carries at its end a disc 184 which has a coil in it 185 receives and forms the second clutch 156 as the output element together with the clutch disc 154 on the threaded spindle 151.
  • the synchronous piston 182 divides the interior of the cylinder housing 181 into two cylinder spaces 186 and 187 which have a cross section.
  • the cylinder chamber 186 is permanently fluidly connected to the cylinder chamber 140 of the piston-cylinder unit 131 via a hydraulic line 188.
  • a line 189 leads from the cylinder space 187 of the piston-cylinder unit 180 to the cylinder space 139 of the piston-cylinder unit 131.
  • this line 189 there is a 2/2-way seat valve 195, which assumes its open position at rest and through which Electromagnets 196 can be brought into a blocking position in which the cylinder space 139 is blocked off from the cylinder space 187.
  • the cross sections of the cylinder spaces 186 and 187 of the piston-cylinder unit 180 are larger than the cross sections of the cylinder spaces 139 and 140 of the piston-cylinder unit 131. This means that a reduction in force and a translation of the displacement between the two piston Has cylinder units. A relatively small path of the hydraulic piston 182 and thus of the threaded spindle 151 is therefore sufficient to bring the injection nozzle into contact with the mold from its rest position and back again. .
  • FIG. 9 shows the injection unit 110 in a state in which the injection nozzle 112 is at a distance from the injection mold. After plasticizing an appropriate amount of plastic material, the screw 10 and the entire injection mechanism and the hydraulic piston 132 with the piston rod 133 are in a retracted position. The corresponding positions of the threaded spindle 151 and the input clutch plates 153, 154 and the output clutch plates 164 and 184 of the two clutches 155 and 156 are shown schematically in the partial figure 10a. These correspond to the positions from FIG. 9.
  • the nozzle 112 To inject plastic into the mold, the nozzle 112 must first be moved to the mold.
  • the electric motor 75 is turned into a device controlled that the threaded spindle 151 moves in the view according to Figures 9 and 10 to the left to the clutch disc 164 of the clutch 155.
  • the clutch 156 is actuated so that the two clutch plates 154 and 184 of the clutch 156 adhere to each other, so that the hydraulic piston 182 of the piston-cylinder unit 180 follows the threaded spindle 151.
  • Pressure medium is displaced from the cylinder space 187 via the line 189 and the open shut-off valve 195 into the cylinder space 139 of the piston-cylinder unit 131. As a result, the entire injection unit 110 moves to the left.
  • the valve 175 is brought into its blocking position so that the injection mechanism 113 remains in its foremost position.
  • the electric motor 75 is driven in the reverse direction and thereby moving the threaded spindle 151 to the right.
  • the clutch 155 is ineffective. If the threaded spindle 151 has traveled the distance covered for injection in the opposite direction, it hits the clutch disc 184 of the clutch 156 with the clutch disc 154.
  • the check valve 195 is brought back into its open position.
  • the hydraulic piston 182 can now be shifted to the right, pressure medium being displaced from the cylinder space 186 into the cylinder space 140 and from the cylinder space 139 into the cylinder space 187.
  • the injection unit 110 is moved away from the injection mold.
  • the electric motor 71 is also controlled to inject plastic. Namely, the electric motor 71 rotates in a direction that the freewheel 113 does not transmit the rotation of the spline shaft 14 to the worm 10.
  • the brake 119 blocks the spindle nut 117 against rotation, so that the threaded spindle moves to the left at a speed determined by the speed of the electric motor 71. In this case, only a part of the force required for displacement is to be applied via the screw drive 114, 117. The greater part of the force is exerted by the hydraulic cylinder 130, so that the threaded drive is not excessively loaded.
  • the desired speed of the screw and the injection pressure can be kept very precisely by changing the speed or torque of the electric motor 71.
  • the electric motor 71 is controlled so that it rotates the spline shaft in a direction in which the freewheel 113 rotates on the Worm 10 transmits.
  • the injection mechanism together with the screw 10 is rotated in such a direction that plastic material is conveyed in front of the screw.
  • a certain pressure builds up there, which wants to move the injection mechanism together with the hydraulic piston 132 backwards in the sense of a reduction in the size of the cylinder space 136 of the piston-cylinder unit 130.

Abstract

The invention relates to an injection unit for a plastic injection molding machine, comprising an endless screw which can be driven via a drive mechanism in a rotating manner for plastification of the material to be injected, and an electric motor that includes an element that is stationarily mounted on the frame and an output element that can be displaced linearly with respect thereto and via which the endless screw is axially displaced for injection of the plastic into a mold. In known injection units the output element of the electric motor is disposed in the power train between the drive element and the endless screw, and the power that can be output by the electric motor via the output element is limited. The aim of the invention is therefore to improve the known injection units in such a manner that only a relatively small electric motor is required for injecting the plastic material with the desired injection pressure into the mold and for producing the desired dwell pressure. To this end, the drive element is disposed in the power train between the electric motor and the endless screw and introduces into the drive element upstream of the electric motor, when viewed from the endless screw, a torque for rotating the endless screw, and a power transmission device is mounted between the output element of the electric motor and the drive element.

Description

Beschreibungdescription
Einspritzaggregat für eine KunststoffspritzgießmaschineInjection unit for a plastic injection molding machine
Die Erfindung geht aus von einem Einspritzaggregat für eine Kunststoffspritzgießmaschine, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist.The invention relates to an injection unit for a plastic injection molding machine, which has the features from the preamble of claim 1.
Ein solches Einspritzaggregat ist aus der US-A 4 895 505 bekannt. Hier werden zwei Elektromotoren verwendet, um die verschiedenen Bewegungen der Schnek- ke herbeizuführen. Der erste Elektromotor ist ein elektrischer Rotationsmotor, der über ein Schubgelenk mit einer Keilwelle gekoppelt ist und über diese die Schnecke zum Plastifizieren von Kunststoff drehend antreiben kann. Es ist ein zweiter Elektromotor vorhanden, der die Schnecke zum Einspritzen von Kunststoff in eine Form geradlinig verfahren kann. Dieser zweiter Elektromotor ist ein elektrischer Linearmotor mit einem geradlinig bewegbaren Ausgangsteil, das in dem Kraftfluß zwischen der Keilwelle und der Schnecke liegt und in Flucht zu dem elektrischen Rotationsmotor angeordnet.Such an injection unit is known from US-A 4,895,505. Here two electric motors are used to bring about the different movements of the screw. The first electric motor is an electric rotary motor which is coupled via a sliding joint having a spline shaft and this can drive the screw in rotation for plasticizing plastic. There is a second electric motor that can move the screw straight for injecting plastic into a mold. This second electric motor is an electric linear motor with a linearly movable output part, which lies in the power flow between the spline shaft and the worm and is aligned with the electric rotary motor.
Ein Einspritzaggregat mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist auch aus der DE 43 44 335 C2 bekannt. Dort sind zwei gleich große Elektromotoren, die als Hohlwellenmotoren ausgebildet sind, hintereinander in Flucht zur Achse der Schnecke angeordnet. Die Schnecke ist fest mit einer Bewegungsspindel verbunden, die in einer Spindelmutter geführt ist. Das Schrau- bengelenk zwischen der Bewegungsspindel und der Spindelmutter enthält Kugeln als Rollkörper. Die Spindelmutter bildet die Hohlwelle des zweiten Elektromotors, der sich, von der Schnecke aus gesehen, vor dem ersten Elektromotor befindet. Die Bewegungsspindel kann als geradlinig bewegbares Ausgangsteil des zweiten Elektromotor betrachtet werden. Die Hohlwelle des ersten Elektromotors greift mit einem in der Achse der Bewegungsspindel liegenden Keilzapfen in eine Keilaus- nehmung der Bewegungsspindel hinein, so daß Keilzapfen und Bewegungsspin- del drehfest miteinander verbunden sind, die Bewegungsspindel jedoch axial gegenüber dem Keilzapfen verschoben werden kann.An injection unit with the features from the preamble of claim 1 is also known from DE 43 44 335 C2. There, two electric motors of the same size, which are designed as hollow shaft motors, are arranged one behind the other in alignment with the axis of the screw. The worm is firmly connected to a movement spindle which is guided in a spindle nut. The screw joint between the movement spindle and the spindle nut contains balls as rolling elements. The spindle nut forms the hollow shaft of the second electric motor, which, seen from the worm, is located in front of the first electric motor. The movement spindle can be regarded as a linearly movable output part of the second electric motor. The hollow shaft of the first electric motor engages with a wedge pin located in the axis of the movement spindle in a wedge recess of the movement spindle, so that the wedge pin and movement spindle del are rotatably connected to each other, but the movement spindle can be moved axially relative to the wedge pin.
Beim Plastifizieren treibt der erste Elektromotor die Schnecke über die Bewe- gungsspindel und den Keilzapfen mit einer bestimmten Drehzahl an. Der zweite Elektromotor dreht die Spindelmutter mit einer Drehzahl, die sich von der Drehzahl des hinteren Elektromotors um einen geringen Betrag unterscheidet. Zum Beispiel kann der vordere Elektromotor geringfügig langsamer als der hintere Elektromotor drehen. Durch die Drehzahldifferenz ist die Geschwindigkeit be- stimmt, mit der die Schnecke zurückwandert. Dabei wird die Drehzahldifferenz so gesteuert, daß sich im Schneckenvorraum, in den das plastifizierte Kunststoffmaterial gefördert wird, ein gewisser Staudruck aufbaut und erhalten bleibt. Zum Einspritzen des Kunststoffmaterials in die Form muß die Schnecke nach vorne bewegt werden. Dazu dreht der vordere Elektromotor die Spindelmutter weiter, wäh- rend der hintere Elektromotor derart bestromt wird, daß er die Bewegungsspindel über den Keilzapfen an einer Drehung hindert.When plasticizing, the first electric motor drives the screw at a certain speed via the movement spindle and the wedge pin. The second electric motor rotates the spindle nut at a speed that differs from the speed of the rear electric motor by a small amount. For example, the front electric motor can turn slightly slower than the rear electric motor. The speed difference determines the speed at which the screw moves back. The speed difference is controlled so that a certain dynamic pressure builds up and is maintained in the screw space into which the plasticized plastic material is conveyed. To inject the plastic material into the mold, the screw must be moved forward. For this purpose, the front electric motor continues to turn the spindle nut, while the rear electric motor is energized in such a way that it prevents the moving spindle from rotating via the wedge pin.
Bei den bekannten Einspritzaggregaten wird nicht nur für den rotatorischen Antrieb der Schnecke während des Plastifizierens von Kunststoff, sondern auch für das geradlinige Verfahren der Schnecke während des Einspritzens von Kunststoff in eine Form ein Elektromotor verwendet. Sei dieser letztere Elektromotor nun ein elektrischer Linearmotor oder ein elektrischer Rotationsmotor, die über das geradlinig bewegbare Ausgangsteil dieses zweiten Elektromotors direkt ausübbare Kraft ist nur begrenzt. Bei Verwendung eines Rotationsmotors wird die Drehbewegung eines Rotors normalerweise über einen nur begrenzt belastbaren Gewindetrieb, vornehmlich über einen Kugelgewindetrieb, in die geradlinige Bewegung des Ausgangsteils umgewandelt. Die von einem elektrischer Linearmotor ausübbare Kraft ist im Verhältnis zur Baugröße ohnehin gering.In the known injection units, an electric motor is used not only for the rotary drive of the screw during the plasticizing of plastic, but also for the linear movement of the screw during the injection of plastic into a mold. Be this latter electric motor now an electric linear motor or an electric rotary motor, the force that can be directly exerted directly via the linearly movable output part of this second electric motor is only limited. When using a rotary motor, the rotary movement of a rotor is normally converted into the straight-line movement of the output part by means of a screw drive that can only be loaded to a limited extent, primarily via a ball screw drive. The force that can be exerted by an electric linear motor is in any case small in relation to the size.
Der Erfindung liegt somit die Zielsetzung zugrunde, ein Einspritzaggregat, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzuent- wickeln, daß ein relativ kleiner Elektromotor genügt, um das Kunststoffmaterial mit dem gewünschten Einspritzdruck in die Form einspritzen und auch die gewünschte Druckhöhe beim Nachdrücken erreichen zu können.The invention is therefore based on the objective of further developing an injection unit which has the features from the preamble of patent claim 1 in such a way that a relatively small electric motor is sufficient to carry the plastic material with it inject the desired injection pressure into the mold and also be able to reach the desired pressure level when repressing.
Das angestrebte Ziel wird dadurch erreicht, daß bei einem Einspritzaggregat mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Patentanspruchs das Antriebsteil im Kraftfluß zwischen dem Elektromotor und der Schnecke liegt, so daß ein Drehmoment zum Drehen der Schnecke, von der Schnecke aus betrachtet, vor dem Elektromotor in das Antriebsteil eingeleitet wird, und daß zwischen dem Ausgangsteil des zweiten Elek- tromotors und dem Antriebsteil eine Einrichtung zur Kraftübersetzung angeordnet ist. Bei einem erfindungsgemäßen Einspritzaggregat ist dem Elektromotor eine Einrichtung zur Kraftübersetzung zugeordnet, so daß eine relativ kleine vom Ausgangsteil ausgeübte Kraft genügt, um die Schnecke mit auch gegen einen hohen Widerstand axial zu verfahren. Dabei wird die Übertragung einer Drehbewegung auf die Schnecke durch die Einrichtung zur Kraftübersetzung nicht beeinträchtigt. Denn nach der Erfindung liegt das Antriebsteil zwischen dem Elektromotor und der Schnecke. Das zum Drehen der Schnecke notwendige Drehmoment wird also, von der Schnecke aus betrachtet, vor dem Elektromotor und vor der Einrichtung zur Kraftübersetzung in das Antriebsteil eingeleitet.The desired goal is achieved in that in an injection unit with the features from the preamble of claim 1 according to the characterizing part of this claim, the drive part in the power flow between the electric motor and the screw, so that a torque for rotating the screw, from the screw viewed from, is introduced into the drive part before the electric motor, and that a device for power transmission is arranged between the output part of the second electric motor and the drive part. In an injection unit according to the invention, a device for power transmission is assigned to the electric motor, so that a relatively small force exerted by the output part is sufficient to move the screw axially with a high resistance. The transmission of a rotary movement to the screw is not impaired by the device for force transmission. Because according to the invention, the drive part is between the electric motor and the screw. The torque required to turn the screw is thus, viewed from the screw, introduced into the drive part in front of the electric motor and in front of the device for power transmission.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Einspritzaggregats kann man den Unteransprüchen entnehmen.Advantageous refinements of an injection unit according to the invention can be found in the subclaims.
In der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 werden auch bei ei- nem Einspritzaggregat nach der Erfindung zwei Elektromotoren verwendet, um die Schnecke drehend anzutreiben oder axial zu verfahren.In the preferred embodiment according to claim 2, two electric motors are also used in an injection unit according to the invention in order to drive the screw in a rotating manner or to move it axially.
Auch bei einem erfindungsgemäßen Einspritzaggregat ist es günstig, den zweiten Elektromotor gemäß Patentanspruch 3 als elektrischen Linearmotor auszubilden, der einfach und kompakt im Aufbau ist. Allerdings sind elektrische Linearmotoren noch relativ teuer und unter Umständen bei noch akzeptabler Baugröße doch zu schwach. Dann kann gemäß Patentanspruch 4 der Elektromotor zum Verfahren der Schnecke auch ein elektrischer Rotationsmotor mit einem rotierenden Teil sein, dessen Drehbewegung über einen Gewindetrieb in eine geradlinige Bewegung des Ausgangsteils umgesetzt wird. Dabei wird eine Fortbewegung eines Teils in eine bestimmte Richtung, z. B. die Fortbewegung einer bei feststehender Spindelmutter drehend angetriebenen Spindel, auch als geradlinig bezeichnet, wenn dieser Fortbewegung eine Drehung des Teils um die eigene Achse überlagert ist Gemäß Patentanspruch 5 kann die drehende Bewegung eines Rotationsmotors auch über einen Zahnstangentrieb in eine geradlinige Bewegung umgewandelt werden.In an injection unit according to the invention, too, it is favorable to design the second electric motor as an electric linear motor, which is simple and compact in construction. However, electric linear motors are still relatively expensive and, under certain circumstances, are still too weak if the size is still acceptable. Then according to claim 4, the electric motor for the method the screw can also be an electric rotary motor with a rotating part, the rotational movement of which is converted into a straight-line movement of the output part via a screw drive. A movement of a part in a certain direction, z. B. the locomotion of a spindle driven in rotation with a fixed spindle nut, also referred to as rectilinear, if this locomotion is superimposed on a rotation of the part about its own axis.
Der Elektromotor zum Verfahren der Schnecke ist gemäß Patentanspruch 6 vorteilhafterweise seitlich neben Schnecke und Antriebsteil angeordnet, so daß das Einspritzaggregat relativ kurz und kompakt bauen kann. Dabei erscheint es hinsichtlich der Ankoppelung von im Kraftfluß vom Elektromotor zur Schnecke lie- genden Teilen besonders günstig, wenn gemäß Patentanspruch 7 das Ausgangsteil des Elektromotors und das Antriebsteil jeweils in entgegengesetzte Richtungen axial bewegt werden, wobei die Einrichtung zur Kraftübersetzung die Richtungsumkehr bewerkstelligt.The electric motor for moving the screw is advantageously arranged laterally next to the screw and drive part, so that the injection unit can be relatively short and compact. With regard to the coupling of parts lying in the power flow from the electric motor to the screw, it appears particularly favorable if, according to claim 7, the output part of the electric motor and the drive part are each moved axially in opposite directions, the device for force transmission effecting the reversal of direction.
Eine drehende Bewegung von Teilen der Einrichtung zur Kraftübersetzung können unmöglich oder auch unerwünscht sein. Deshalb wird zwischen dem Antriebsteil und der Einrichtung zur Kraftübersetzung ein Drehgelenk vorgesehen, das gemäß Patentanspruch 8 als Axialwälzlager ausgebildet ist, damit auch hohe Axialkräfte übertragen werden können.A rotating movement of parts of the device for power transmission can be impossible or undesirable. Therefore, a rotary joint is provided between the drive part and the device for force transmission, which is designed as an axial roller bearing according to claim 8, so that high axial forces can be transmitted.
Gemäß Patentanspruch 9 umfaßt die Einrichtung zur Kraftübersetzung einen um eine Drehachse schwenkbaren Hebel, wobei die Krafteinleitung zwischen dem Ausgangsteil des Elektromotors und dem Hebel in einem wesentlichen größeren Abstand von der Drehachse erfolgt als die Krafteinleitung zwischen Hebel und Antriebselement. Man hat dann ein Einspritzaggregat, das keine Bauteile mit einer Druckflüssigkeit aufweist. Allerdings ist man durch einen starren Hebel im Hinblick auf die Flexibilität in der Maschinengestaltung eingeschränkt. Eine höhere Gestaltungsfreiheit besteht und der mechanische Aufbau wird einfacher, wenn gemäß Patentanspruch 12 die Einrichtung zur Kraftübersetzung eine hydraulische Einrichtung ist. Wie hydraulisch mit einer kleinen Kraft eine große Kraft erzeugt werden kann, ist in jedem Lehrbuch über Physik oder speziell über Hydraulik beschrieben. Eine hydraulische Einrichtung zur Kraftübersetzung besitzt einen Eingangskolben und einen Ausgangskolben, von denen jeder einen mit einer Druckflüssigkeit gefüllten Druckraum abschließt und die sich in der Größe ihrer den jeweiligen Druckraum begrenzenden Wirkflächen voneinander unterschei- den. Die beiden Druckräume sind fluidisch miteinander verbunden. Der Eingangskolben hat die kleinere Wirkfläche und der Ausgangskolben die größere Wirkfläche. Eine kleine Kraft am Eingangskolben erzeugt also eine große Kraft am Ausgangskolben. Der Eingangskolben, der zum Einspritzen von Kunststoff und zum entsprechenden Verfahren der Schnecke im Sinne einer Verkleinerung des an ihn angrenzenden Druckraums bewegt wird, ist mechanisch mit dem Ausgangsteil des zweiten Elektromotors und der Ausgangskolben mechanisch mit dem Antriebsteil gekoppelt. Ein hydraulischer Kraftübersetzer ist ein in sich geschlossenes System ohne Hydropumpe und Druckmittelvorratsbehälter.According to claim 9, the device for power transmission comprises a pivotable lever about an axis of rotation, the introduction of force between the output part of the electric motor and the lever occurs at a substantially greater distance from the axis of rotation than the introduction of force between the lever and the drive element. You then have an injection unit that has no components with a hydraulic fluid. However, a rigid lever limits the flexibility in machine design. There is greater freedom of design and the mechanical structure becomes easier if, according to claim 12, the device for power transmission is a hydraulic device. Each textbook on physics or specifically on hydraulics describes how hydraulically a large force can be generated with a small force. A hydraulic device for power transmission has an input piston and an output piston, each of which closes off a pressure chamber filled with a pressure fluid and which differ from one another in the size of their effective areas delimiting the respective pressure chamber. The two pressure chambers are fluidly connected to one another. The input piston has the smaller effective area and the output piston has the larger effective area. A small force on the input piston therefore generates a large force on the output piston. The input piston, which is moved for the injection of plastic and for the corresponding movement of the screw in the sense of reducing the pressure space adjoining it, is mechanically coupled to the output part of the second electric motor and the output piston is mechanically coupled to the drive part. A hydraulic power converter is a self-contained system without a hydraulic pump and pressure medium reservoir.
Ein hydraulischer Kraftübersetzer der bezeichneten Art hat insbesondere folgende Vorteile:A hydraulic power converter of the type described has the following advantages in particular:
Er besitzt einen sehr guten Wirkungsgrad.It has a very good efficiency.
Er ist gegenüber einer hydraulischen Kraftübertragung mit Hydropumpe geräuscharm, da keine Umsteuervorgänge stattfinden. Der Verschleiß ist gering, da im Vergleich mit einer Hydropumpe nur geringe Relativgeschwindigkeiten auftreten.It is low-noise compared to hydraulic power transmission with a hydraulic pump because there are no reversing processes. The wear is low, since there are only low relative speeds compared to a hydraulic pump.
Es ist leicht ein Betrieb mit Wasser als Druckflüssigkeit möglich, weil keine Hydropumpe verwendet wird, die ein Fluid mit guten Schmiereigenschaften verlangt. Wegen der höheren Elastizität einer Druckflüssigkeit gegenüber einem Metall werden hochfrequente Schwingungen (Stöße) gedämpft und so die Lebensdauer der Mechanik (Zahnstange, Gewindetrieb, usw.) verlängert. Es ist ein modularer Aufbau möglich, weil durch die Verwendung unterschiedlich vieler gleichartiger Eingangskolben verschiedene gewünschte Geschwindigkeiten eines Ausgangskolbens erhalten werden können.Operation with water as the hydraulic fluid is easily possible because no hydraulic pump is used which requires a fluid with good lubricating properties. Due to the higher elasticity of a hydraulic fluid compared to a metal, high-frequency vibrations (shocks) are dampened and the service life of the mechanics (rack, screw drive, etc.) is extended. A modular structure is possible because different desired speeds of an output piston can be obtained by using different numbers of identical input pistons.
Gemäß Patentanspruch 13 sind der Ausgangskolben und der Eingangskolben jeweils als Differenzkolben ausgebildet und begrenzen auf der dem ersten Druckraum abgelegenen Seite mit einer ringförmigen, zweiten Wirkfläche jeweils einen zweiten Druckraum, wobei die beiden zweiten Druckräume fluidisch miteinander verbunden sind. Dann ist mit dem Elektromotor auch ein Abbremsen und ein Rückzug der Schnecke möglich. Ist gemäß Patentanspruch 14 das Größenverhältnis zwischen den zweiten Wirkflächen dasselbe wie das Größenverhältnis zwischen den ersten Wirkflächen von Eingangskolben und Ausgangskolben, so bleibt das Gesamtvolumen der beiden zweiten Druckräume konstant und es sind keine Maßnahmen für einen Volumenausgleich notwendig.According to claim 13, the output piston and the input piston are each designed as differential pistons and, on the side remote from the first pressure chamber, each delimit a second pressure chamber with an annular, second active surface, the two second pressure chambers being fluidly connected to one another. Then the electric motor can also brake and retract the worm. If the size ratio between the second effective areas is the same as the size ratio between the first effective areas of the input piston and the output piston, the total volume of the two second pressure spaces remains constant and no measures for volume compensation are necessary.
Für eine genaue Dosierung der in die Form gedrückten Kunststoff masse ist es vorteilhaft, daß während des Einspritzvorgangs mit der Schnecke ein Geschwindigkeitsprofil möglichst genau nachgefahren wird. Dafür ist es günstig, wenn das Antriebssystem auch bei Verwendung einer hydraulischen Einrichtung zur Kraftübersetzung eine gewisse Steifigkeit aufweist. Dies läßt sich auf die in Patentanspruch 15 angegebene Weise erreichen. Nach diesem Patentanspruch ist der Ausgangskolben als Differenzkolben ausgebildet ist, der auf der dem ersten Druckraum abgelegenen Seite mit einer ringförmigen, zweiten Wirkfläche einen zweiten Druckraum begrenzt, der fluidisch mit einem dritten Druckraum verbunden ist. Außerdem ist ein weiterer Elektromotor vorhanden ist, von dem ein in den dritten Druckraum eintauchender Kolben verfahrbar ist und von dem somit in dem dritten und in dem zweiten Druckraum ein am Ausgangskolben gegen den Druck in den ersten Druckräumen wirkender Gegendruck aufbaubar ist.For an exact dosage of the plastic mass pressed into the mold, it is advantageous that a speed profile is followed as precisely as possible during the injection process with the screw. For this, it is favorable if the drive system has a certain rigidity even when using a hydraulic device for power transmission. This can be achieved in the manner specified in claim 15. According to this patent claim, the output piston is designed as a differential piston which, on the side remote from the first pressure chamber, defines a second pressure chamber with an annular, second active surface, which is fluidly connected to a third pressure chamber. There is also a further electric motor, from which a piston immersed in the third pressure chamber can be moved and from which a counterpressure acting at the outlet piston against the pressure in the first pressure chambers can thus be built up in the third and second pressure chambers.
Die Patentansprüche 17 bis 19 enthalten vorteilhafte Weiterbildungen im Hinblick auf die Anordnung des ersten Elektromotors und auf die Übertragung des von ihm erzeugten Drehmoments auf das Antriebsteil für die Schnecke. Wenn der erste Elektromotor gemäß Patentanspruch 18 eine rotierende Hohlwelle aufweist, durch die sich das Antriebsteil erstreckt und mit der das Antriebsteil vornehmlich über eine Keilverzahnung gekoppelt ist, so kann der erste Elektromotor fluchtend zur Achse der Schnecke angeordnet sein. Ein Getriebe ist nicht notwendig. Der Antrieb der Schnecke durch den ersten Elektromotor erfolgt dann zwar platzsparend und leise. Es ist jedoch ein besonderer Elektromotor nötig, der teuer ist. Kostengünstiger könnte es sein, gemäß Patentanspruch 19 einen zu einem geringeren Preis verfügbaren Elektromotor seitlich des Antriebsteils anzuordnen und das Antriebsteil über ein Getriebe anzutreiben.The claims 17 to 19 contain advantageous developments with regard to the arrangement of the first electric motor and the transmission of the torque generated by it to the drive part for the screw. If the first Electric motor according to claim 18 has a rotating hollow shaft through which the drive part extends and with which the drive part is primarily coupled via a spline, so the first electric motor can be arranged in alignment with the axis of the worm. A gearbox is not necessary. The worm is then driven by the first electric motor in a space-saving and quiet manner. However, a special electric motor is required, which is expensive. It could be more cost-effective to arrange an electric motor available at a lower price to the side of the drive part and to drive the drive part via a transmission.
Um eine gleichbleibende Qualität der Spritzgußteile zu gewährleisten, laufen heute die verschiedenen Bewegungsvorgänge an der Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine meist nach vorgegebenen Geschwindigkeitsprofilen ab. Als elektrische Antriebsquellen werden deshalb überwiegend durch Frequenz- Umrichter gesteuerte Elektromotoren verwendet. Frequenzumrichter sind heutzutage noch relative teuer. Deshalb ist gemäß Patentanspruch 20 vorgesehen, daß der Elektromotor zum Verfahren der Schnecke ein elektrischer Rotationsmotor ist und die Schnecke zum Einspritzen von Kunststoff in die Form über eine erste schaltbare Kupplung axial verfahren und zum Plastifizieren von Kunststoff über eine zweite schaltbare Kupplung drehend antreiben kann. Es wird dann nur ein Elektromotor und nur ein Frequenzumrichter benötigt, so daß das Einspritzaggregat kostengünstig ist.In order to ensure a constant quality of the injection molded parts, the various movement processes on the injection unit of a plastic injection molding machine usually take place according to predetermined speed profiles. Electric motors controlled mainly by frequency converters are therefore used as electrical drive sources. Frequency converters are still relatively expensive today. Therefore, it is provided according to claim 20 that the electric motor for moving the screw is an electric rotary motor and the screw for injecting plastic into the mold can move axially via a first switchable coupling and can rotate for plasticizing plastic via a second switchable coupling. Only one electric motor and only one frequency converter are then required, so that the injection unit is inexpensive.
Gemäß Patentanspruch 21 wird bevorzugt ein Riemengetriebe mit einem Flach- riemen zum drehenden Antreiben der Schnecke verwendet. Ein solches Getriebe ist niedrig im Preis, da sich Riemenscheiben für einen Flachriemen einfach herstellen lassen. Außerdem ist ein solches Riemengetriebe auch sehr leise.According to claim 21, a belt transmission with a flat belt is preferably used for rotatingly driving the worm. Such a gearbox is low in price because pulleys for a flat belt can be easily manufactured. Such a belt transmission is also very quiet.
Ein beim Plastifizieren gewünschter Staudruck wird, wenn der Elektromotor bei gelöster erster und geschlossener zweiter Kupplung die Schnecke drehend antreibt,, gemäß Patentanspruch 23 vorteilhafterweise durch eine definierte Betätigung einer Bremse oder durch definierte Ansteuerung eines elektrischen Stau- druckmotors eingestellt, wobei die Bremse oder der Staudruckmotor einer rückwärtigen Bewegung der Schnecke einen zum Aufbau des Staudrucks notwendigen Widerstand entgegensetzen.A dynamic pressure desired when plasticizing, when the electric motor drives the screw with the first and the second clutch disengaged, advantageously according to claim 23, by a defined actuation of a brake or by a defined control of an electrical accumulation pressure motor set, the brake or the dynamic pressure motor opposing a backward movement of the screw to build up the dynamic pressure necessary resistance.
Hier sei darauf hingewiesen, daß die Verwendung eines Riemengetriebes mit einem Flachriemen unabhängig von der Ausbildung des Einspritzaggregats zum drehenden Antrieb der Schnecke und auch anderer anzutreibender Elemente einer Kunststoffspritzgießmaschine von Vorteil sein kann. Für den Schneckenantrieb erscheint ein solches Getriebe jedoch besonders günstig, da es beim Plasti- fizieren nicht auf ein ganz genaues Einhalten einer bestimmten Drehzahl der Schnecke ankommt, der einem Riemengetriebe mit Flachriemen eigene Schlupf zwischen Riemen und Riemenscheiben also nicht nachteilig ist. Der vor der Schnecke einzuhaltende Staudruck kann nämlich unabhängig von der Drehzahl der Schnecke durch den zweiten Elektromotor, die Bremse oder den Staudruck- motor aufrechterhalten werden.It should be pointed out here that the use of a belt drive with a flat belt can be advantageous regardless of the design of the injection unit for rotating the screw and other elements of a plastic injection molding machine to be driven. However, such a gearbox appears particularly favorable for the worm drive, since plasticizing does not depend on the exact adherence to a certain speed of the worm, which is therefore not disadvantageous for belt drives with flat belts that have their own slip between belts and pulleys. The back pressure to be maintained in front of the screw can be maintained by the second electric motor, the brake or the back pressure motor regardless of the speed of the screw.
Bei einer Ausbildung gemäß Patentanspruch 24 ist ein Gewindetrieb mit zwei miteinander in Eingriff stehenden Triebelementen vorhanden, von denen eines vom ersten Elektromotor drehend antreibbar ist. Eines der beiden Gewindetriebele- mente ist zwischen der Einrichtung zur Kraftübersetzung und der Schnecke angeordnet. Somit kann zum einen über den Gewindetrieb vom ersten Elektromotor und zum anderen über den Kraftübersetzer vom zweiten Elektromotor eine axiale Kraft auf die Schnecke ausgeübt werden, wobei durch die über den Kraftübersetzer ausgeübte Kraft die Gewinde und eventuell vorhandene Eingriffskörper des Gewindetriebs nicht belastet werden. Der zusätzliche Gewindetrieb ist vor allem vorteilhaft, wenn der Kraftübersetzer ein hydraulischer Kraftübersetzer ist. Mit dem zusätzlichen Gewindetrieb ist es möglich, das Istwertprofil von Kraft und /oder Geschwindigkeit dem Sollwertprofil, nach dem die Schnecke verfahren werden soll, sehr exakt folgen zu lassen, da die mechanische Kraftübertragung steifer als die über den hydraulischen Kraftübersetzer ist. Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Einspritzaggregats sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.In a configuration according to claim 24, a screw drive is provided with two mutually engaging drive elements, one of which can be driven in rotation by the first electric motor. One of the two screw elements is arranged between the device for power transmission and the worm. Thus, on the one hand, an axial force can be exerted on the screw via the screw drive from the first electric motor and, on the other hand, via the force converter from the second electric motor, the thread and any engagement bodies of the screw drive that may be present not being loaded by the force exerted via the force converter. The additional screw drive is particularly advantageous if the force intensifier is a hydraulic force intensifier. With the additional screw drive, it is possible to follow the actual value profile of force and / or speed very precisely the setpoint profile according to which the screw is to be moved, since the mechanical power transmission is stiffer than that via the hydraulic force converter. Several exemplary embodiments of an injection unit according to the invention are shown schematically in the drawings. The invention will now be explained in more detail with reference to the figures of these drawings.
Es zeigenShow it
Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem ein erster Elektromotor über ein Schubgelenk unmittelbar mit dem Antriebsteil gekoppelt ist, und ein als Linearmotor ausgebildete zweite Elektromotor über eine hydraulische Einrichtung zur Kraftübersetzung, deren Kolben als Plungerkolben ausgebildet sind, auf das Antriebsteil wirkt,1 shows the first exemplary embodiment, in which a first electric motor is coupled directly to the drive part via a thrust joint, and a second electric motor designed as a linear motor acts on the drive part via a hydraulic device for power transmission, the pistons of which are designed as plungers.
Figur 2 das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die Kolben der hydraulischen Einrichtung zur Kraftübersetzung als Differenzkolben ausgebildet sind, Figur 3 das dritte Ausführungsbeispiels, das sich von demjenigen nach Figur 2 dadurch unterscheidet, daß nur der Ausgangskolben der Einrichtung zurFigure 2 shows the second embodiment, in which, in contrast to the first embodiment, the pistons of the hydraulic device for power transmission are designed as differential pistons, Figure 3 shows the third embodiment, which differs from that according to Figure 2 in that only the output piston of the device for
Kraftübersetzung als Differenzkolben ausgebildet ist und entgegen der Bewegungsrichtung beim Einspritzen über einen von einem dritten Elektromotor bewegbaren Kolben mit Druck beaufschlagbar ist. Figur 4 das vierte Ausführungsbeispiel, bei dem ein erster Elektromotor das seitlich von ihm befindliche Antriebselement über ein Zahnradgetriebe antreibt und ein als Rotationsmotor ausgebildeter zweiter Elektromotor als Ausgangsteil eine Spindel hat, Figur 5 das fünfte Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen nach Figur 4 dadurch unterscheidet, daß der erste Elektromotor das Antriebsteil über ein Riemengetriebe antreibt, undPower transmission is designed as a differential piston and can be pressurized against the direction of movement during injection via a piston movable by a third electric motor. 4 shows the fourth exemplary embodiment, in which a first electric motor drives the drive element located to the side of it via a gear transmission and a second electric motor designed as a rotary motor has a spindle as an output part, FIG. 5 shows the fifth exemplary embodiment, which differs from that according to FIG. 4, that the first electric motor drives the drive part via a belt transmission, and
Figur 6 das sechste Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen nach Figur 4 dadurch unterscheidet, daß ein einziger als Rotationsmotor ausgebildeter Elektromotor die Schnecke sowohl drehend antreibt als auch axial verfährt, Figur 7 das siebte Ausführungsbeispiel, das sich von demjenigen nach Figur 6 dadurch unterscheidet, daß der Elektromotor die Schnecke axial nicht über einen Gewindetrieb, sondern über einen Zahnstangentrieb verfährt, , Figur 8 das achte Ausführungsbeispiel, bei dem die Einrichtung zur Kraftübersetzung ein Hebel ist,6 shows the sixth embodiment, which differs from that according to FIG. 4 in that a single electric motor designed as a rotary motor both drives the screw in a rotating manner and moves axially, FIG. 7 shows the seventh embodiment, which differs from that according to FIG. 6 in that the electric motor does not move the screw axially via a screw drive, but via a rack and pinion drive, 8 shows the eighth exemplary embodiment, in which the device for power transmission is a lever,
Figur 9 das neunte und letzte Ausführungsbeispiel, bei dem die Schnecke von einem ersten Elektromotor drehbar und gemeinsam vom ersten Elektromotor über einen Gewindetrieb verschiebbar und von einem zweiten Elektromotor über einen weiteren Gewindetrieb und einen diesem nachgeordneten hydraulischen Kraftübersetzer axial verschiebbar ist, und9 shows the ninth and last exemplary embodiment, in which the worm is rotatable by a first electric motor and jointly displaceable by the first electric motor via a screw drive and axially displaceable by a second electric motor via a further screw drive and a hydraulic force booster arranged downstream thereof
Figur 10 schematisch einen vollständigen Bewegungsablauf des weiteren Gewindetriebes während des Arbeitszyklus.Figure 10 shows schematically a complete sequence of movements of the further screw drive during the working cycle.
Gemäß den Figuren 1 bis 3 ist eine Schnecke 10 in einem Plastifizier- und Einspritzzylinder 11 drehbar und axial bewegbar. Am einen Ende des Zylinders 11 befindet sich eine Düse 12, über die plastifizierter und sich vor dem der Düse zugekehrten Ende der Schnecke 10 befindlicher Kunststoff in eine Form hineinge- drückt wird, indem die Schnecke 10 in Richtung auf die Düse zu bewegt wird. Zum Plastifizieren wird die Schnecke gedreht. Der Plastifiziervorgang beginnt dabei in einer Position der Schnecke nahe an der Düse. Durch das Drehen der Schnecke wird Kunststoff in den Raum zwischen der Düse und der Schnecke gefördert, wobei sich die Schnecke unter Aufrechterhaltung eines gewünschten Staudrucks von der Düse entfernt.According to FIGS. 1 to 3, a screw 10 is rotatable and axially movable in a plasticizing and injection cylinder 11. At one end of the cylinder 11 there is a nozzle 12, via which plasticized plastic, which is located in front of the end of the screw 10 facing the nozzle, is pressed into a mold by moving the screw 10 in the direction of the nozzle. The screw is turned for plasticizing. The plasticizing process begins in a position of the screw close to the nozzle. By rotating the screw, plastic is conveyed into the space between the nozzle and the screw, the screw moving away from the nozzle while maintaining a desired dynamic pressure.
Die Schnecke 10 ist Bestandteil eines üblicherweise mehrteiligen in seiner Gesamtheit drehbaren und axial verfahrbaren Bauteils 9, zu dem eine sich an die Schnecke anschließende Stange 13 gehört, die aus dem Zylinder 11 austritt. Der Stange 13 folgt als Antriebsteil für die Drehbewegung der Schnecke eine Keilwelle 14, die mit axial verlaufenden Keilnuten 15 versehen und über eine Stange 16 mit einer sich am Ende des Bauteils befindlichen Scheibe 17 verbunden ist.The worm 10 is a component of a component 9, which is usually multi-part and can be rotated and moved axially in its entirety, to which a rod 13 adjoining the worm and which emerges from the cylinder 11 belongs. The rod 13 is followed as a drive part for the rotary movement of the screw by a spline shaft 14, which is provided with axially running keyways 15 and is connected via a rod 16 to a washer 17 located at the end of the component.
Die Keilwelle 14 ist von einem ersten Elektromotor 20 rotierend antreibbar. Dieser ist als Hohlwellenmotor mit einer Hohlwelle 21 ausgebildet, die innen Keile 22 aufweist, die in die Keilnuten 15 der Keilwelle 14 eingreifen. Durch die Keilnuten 15 in der Keilwelle 14 und die Keile 22 in der Hohlwelle 21 ist zwischen dem Elek- tromotor 20 und dem Bauteil 9 mit Schnecke 10 ein Schubgelenk gebildet, das zwischen der Keilwelle 14 und der Hohlwelle 21 eine geradlinige Bewegung in Richtung der Achse 23 des Bauteils 9 zuläßt. Ein Gehäuse 24 des Elektromotors 20, das einen Stator mit Wicklungen 25 aufnimmt, ist gestellfest angeordnet. Die Hohlwelle 21 , die den Rotor 26 trägt, ist über zwei Wälzlager 27, die sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen können, drehbar im Gehäuse 24 gelagert. Der Elektromotor 20 hat allein die Funktion, zum Plastifizieren von Kunststoff die Schnecke 10 zu drehen.The spline shaft 14 can be driven in rotation by a first electric motor 20. This is designed as a hollow shaft motor with a hollow shaft 21 which has splines 22 on the inside which engage in the splines 15 of the spline shaft 14. The splines 15 in the spline shaft 14 and the splines 22 in the hollow shaft 21 between the elec- Tromotor 20 and the component 9 with worm 10 a thrust joint is formed, which allows a linear movement in the direction of the axis 23 of the component 9 between the spline shaft 14 and the hollow shaft 21. A housing 24 of the electric motor 20, which receives a stator with windings 25, is arranged fixed to the frame. The hollow shaft 21, which carries the rotor 26, is rotatably mounted in the housing 24 via two roller bearings 27, which can absorb both radial and axial forces. The electric motor 20 has the sole function of rotating the screw 10 for plasticizing plastic.
Ein zweiter Elektromotor 30 dient dazu, um die axiale Bewegung der Schnecke 10 längs der Achse 23 zu kontrollieren. Dieser zweite Elektromotor 30 ist ein elektrischer Linearmotor mit einem Stator 31 und mit einem linear bewegbaren -Sekundärteil 32. Elektrische Linearmotoren sind ebenso wie elektrische Rotationsmotoren allgemein bekannt, so daß hier nicht näher auf den Aufbau des Motors 30 eingegangen werden muß. Der Elektromotor 30 ist derart am Gestell einer Kunst- stoffspritzgießmaschine angeordnet, daß seine Achse 33 einen Abstand von der Achse 23 des Bauteils 9 und des Elektromotors 20 hat und daß sich sein Stator 31 in Richtung der Achsen 23 und 33 betrachtet, etwa auf Höhe des Elektromotors 20 befindet.A second electric motor 30 is used to control the axial movement of the screw 10 along the axis 23. This second electric motor 30 is an electric linear motor with a stator 31 and with a linearly movable secondary part 32. Electric linear motors as well as electric rotary motors are generally known, so that the structure of the motor 30 need not be discussed in more detail here. The electric motor 30 is arranged on the frame of a plastic injection molding machine in such a way that its axis 33 is at a distance from the axis 23 of the component 9 and the electric motor 20 and that its stator 31 is viewed in the direction of the axes 23 and 33, approximately at the level of the Electric motor 20 is located.
Der elektrische Linearmotor 30 kann, wenn er nicht übermäßig groß sein soll, nur eine begrenzte Kraft ausüben, mit der nicht der notwendige Einspritzdruck erzeugt werden könnte, wenn das Sekundärteil 32 direkt auf das Bauteil 9 wirken würde.If it is not intended to be excessively large, the electric linear motor 30 can only exert a limited force with which the necessary injection pressure could not be generated if the secondary part 32 were to act directly on the component 9.
In die Kraftkette zwischen dem Sekundärteil 32 des Elektromotors 20 und dem Bauteil 9 ist deshalb erfindungsgemäß eine Einrichtung 40 zur Kraftübersetzung eingefügt, die bei den momentan betrachteten Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 als hydraulischer Kraftübersetzer ausgebildet ist. Dieser besteht in der schematischen Darstellung nach den genannten Figuren aus einem einstücki- gen Gehäuse 41 mit zwei kreiszylindrischen Druckräumen 42 und 43, die am einen Ende über einen Kanal 44 fluidisch miteinander verbunden sind. Der Druckraum 42 hat einen kleineren Querschnitt und ist länger als der Druckraum 43 und fluchtet mit der Achse 33 des Elektromotors 30. Der Druckraum 43 dagegen fluchtet mit der Achse 23 des Bauteils 9. In dem Druckraum 42 ist ein Eingangskolben axial bewegbar, der bei den Ausführungen nach den Figuren 1 und 3 als Plungerkolben 45, der unmittelbar am Sekundärteil 32 des Elektromotors 30 befestigt ist, und bei der Ausführung nach Figur 2 als Differenzkolben 46, der über eine Kolbenstange 47 am Sekundärteil 32 befestigt ist, ausgebildet ist. In dem Druckraum 43 ist ein Ausgangskolben axial bewegbar, der bei der Ausführung nach Figur 1 als Plungerkolben 48 und bei den Ausführungen nach den Figuren 2 und 3 als Differenzkolben 49 mit einer Kolbenstange 50 ausgebildet ist.In the power chain between the secondary part 32 of the electric motor 20 and the component 9, a device 40 for power transmission is therefore inserted according to the invention, which is designed as a hydraulic power converter in the exemplary embodiments under consideration according to FIGS. 1 to 3. In the schematic illustration according to the figures mentioned, this consists of a one-piece housing 41 with two circular-cylindrical pressure spaces 42 and 43, which are fluidly connected to one another at one end via a channel 44. The pressure chamber 42 has a smaller cross section and is longer than the pressure chamber 43 and is aligned with the axis 33 of the electric motor 30. The pressure chamber 43, on the other hand, is aligned with the axis 23 of the component 9. In the pressure chamber 42 an input piston is axially movable, which in the embodiments according to FIGS. 1 and 3 as a plunger 45, which is directly on the secondary part 32 of the electric motor 30 is fastened, and in the embodiment according to FIG. 2 is designed as a differential piston 46, which is fastened to the secondary part 32 via a piston rod 47. An output piston is axially movable in the pressure chamber 43, which is designed as a plunger 48 in the embodiment according to FIG. 1 and as a differential piston 49 with a piston rod 50 in the embodiments according to FIGS. 2 and 3.
Außerhalb des Druckraums 43 trägt der Plungerkolben 48 (Figur 1) bzw. die Kolbenstange 50 einen Lagerflansch 51 , der bei der Ausführung nach Figur 1 der Scheibe 17 des Bauteils 9 einseitig gegenüberliegt, während er bei den Ausführungen nach den Figuren 2 und 3 die Scheibe 17 umgreift. Zwischen dem Flansch 51 und der Scheibe 17 befinden sich als Wälzkörper Kugeln 52. Diese bilden zusammen mit der Scheibe 17 und dem Flansch 51 ein Axialwälzlager 53 zwischen dem Bauteil 9 und dem Ausgangskolben 48 bzw. 49. Aufgrund dieses Axialwälzlagers 53 können das Bauteil 9 und der Ausgangskolben 48 bzw. 49 leicht gegeneinander verdreht werden. Außerdem können Axialkräfte zwischen dem Bauteil 9 und dem Ausgangskolben übertragen werden. Dabei kann vom Ausgangskolben aus bei der Ausführung nach Figur eine Axialkraft nur in die eine Richtung, bei den Ausführungen nach den Figuren 2 und 3 dagegen in zwei entgegengesetzte Richtungen übertragen werden.Outside the pressure chamber 43, the plunger 48 (FIG. 1) or the piston rod 50 carries a bearing flange 51 which, in the embodiment according to FIG. 1, faces the disk 17 of the component 9 on one side, while in the embodiments according to FIGS. 2 and 3 it holds the disk 17 embraces. Between the flange 51 and the disk 17 there are balls 52 as rolling elements. Together with the disk 17 and the flange 51, these form an axial roller bearing 53 between the component 9 and the output piston 48 or 49. Due to this axial roller bearing 53, the component 9 and the output pistons 48 and 49 can be rotated slightly against each other. In addition, axial forces can be transmitted between the component 9 and the output piston. In this case, an axial force can only be transmitted in one direction from the output piston in the embodiment according to FIG. In contrast, in the embodiments according to FIGS. 2 and 3 it can be transmitted in two opposite directions.
Ein Eingangskolben 45 bzw. 46 besitzt eine den Druckraum 42 axial begrenzende Wirkfläche 55, die dem Querschnitt des Druckraums 42 entspricht. Die den Druckraum 43 begrenzende Wirkfläche 56 des Ausgangskolbens 48 bzw. 49 ist gleich dem Querschnitt des Druckraums 43 und somit größer als die Wirkfläche 55 eines Eingangskolbens.An input piston 45 or 46 has an active surface 55 which axially delimits the pressure chamber 42 and which corresponds to the cross section of the pressure chamber 42. The effective area 56 of the output piston 48 or 49 delimiting the pressure space 43 is equal to the cross section of the pressure space 43 and thus larger than the effective area 55 of an input piston.
Auf der dem Druckraum 42 abgewandten Seite begrenzt der Differenzkolben 46 einen ringförmigen zweiten Druckraum 57. Ebenso begrenzt der Differenzkolben 49 auf der dem Druckraum 43 abgewandten Seite einen ringförmigen zweiten Druckraum 58. Bei der Ausführung nach Figur 2 sind die beiden zweiten Druckräume 57 und 58 über einen Kanal 59 fluidisch miteinander verbunden. Dabei sind die Durchmesser der beiden Kolbenstangen 47 und 50 so aufeinander abge- stimmt, daß bei den Bewegungen der Kolben 46 und 49, während denen der Kolben 46 jeweils eine größere axiale Wegstrecke zurücklegt als der Kolben 49, die Volumenänderung des Druckraums 57 dem Betrage nach gleich der Volumenänderung des Druckraums 58 ist.On the side facing away from the pressure chamber 42, the differential piston 46 delimits an annular second pressure chamber 57. The differential piston also delimits 49 on the side facing away from the pressure chamber 43 an annular second pressure chamber 58. In the embodiment according to FIG. 2, the two second pressure chambers 57 and 58 are fluidly connected to one another via a channel 59. The diameters of the two piston rods 47 and 50 are matched to one another in such a way that during the movements of the pistons 46 and 49, during which the piston 46 covers a larger axial distance than the piston 49, the volume change of the pressure chamber 57 is equal is equal to the change in volume of the pressure chamber 58.
Bei der Ausführung nach Figur 3 ist der ringförmige zweite Druckraum 58 amIn the embodiment according to FIG. 3, the annular second pressure chamber 58 is at
Ausgangskolben 49 über einen Kanal 64 mit einem ebenfalls im Gehäuse 41 ausgebildeten, dritten Druckraum 65 fluidisch verbunden, in den ein Plungerkolben 66 eintaucht. Dieser ist am Sekundärteil 67 eines zweiten elektrischen Linearmotors 70 befestigt, der wie der Linearmotor 30 seitlich des Elektromotors 20 angeordnet ist und dessen Achse 68 parallel zu den Achsen 23 und 33 verläuft. Der Linearmotor 70 ist schwächer als der Linearmotor 30. Die dem dritten Druckraum 65 zugekehrte Wirkfläche des Plungerkolbens 66 ist kleiner als die dem zweiten Druckraum 58 zugekehrte ringförmige Wirkfläche des Kolbens 49, so daß zwischen dem Sekundärteil 67 des Elektromotors 70 und dem Kolben 49 ebenfalls eine Kraftübersetzung stattfindet.Output piston 49 is fluidly connected via a channel 64 to a third pressure chamber 65, which is also formed in the housing 41 and into which a plunger 66 is immersed. This is attached to the secondary part 67 of a second electric linear motor 70 which, like the linear motor 30, is arranged on the side of the electric motor 20 and whose axis 68 runs parallel to the axes 23 and 33. The linear motor 70 is weaker than the linear motor 30. The effective area of the plunger 66 facing the third pressure chamber 65 is smaller than the annular effective area of the piston 49 facing the second pressure chamber 58, so that between the secondary part 67 of the electric motor 70 and the piston 49 also one Power transmission takes place.
Im Betrieb wird zum Plastifizieren von Kunststoff die Schnecke 10 über die Keilwelle 14 von dem ersten Elektromotor 20 angetrieben. Dadurch wird Kunststoff- masse in den Raum zwischen der Düse 12 und dem Ende der Schnecke geför- dert. Die Schnecke und mit ihr das gesamte Bauteil 9 und der Ausgangskolben 48 bzw. 49 des hydraulischen Druckübersetzers 40 werden durch den sich in dem Raum aufbauenden Staudruck rückwärts in Richtung des Pfeiles A belastet. Für den Staudruck ist eine bestimmte Höhe oder ein bestimmter Höhenverlauf gewünscht. Zu diesem Zweck wird der zweite Elektromotor 30 mit einem solchen Strom beaufschlagt, daß auf das Sekundärteil 32 und damit auf den Eingangskolben 45 bzw. 46 des hydraulischen Kraftübersetzers 40 eine in Richtung des Pfeiles A wirkende elektrische Kraft ausgeübt. In den Druckräumen 42 und 43 steht somit ein durch die elektrischen Kraft und die Wirkfläche 55 des Eingangskolbens gegebener Druck an, der wiederum an der Wirkfläche 56 des Ausgangskolbens eine größere den Staudruck bestimmende Kraft erzeugt. Durch eine Erfassung der Drücke in den Druckräumen 42, 43 und 58, 65 und eine entsprechende An- Steuerung der Elektromotoren 30 und 70 kann ein gewünschter Staudruck sehr genau eingehalten werden. Beim Plastifizieren werden die Schnecke und der Ausgangskolben 48 bzw. 49 in Richtung des Pfeiles A und der Eingangskolben 45 bzw. 46 entgegen der Richtung des Pfeiles A bewegt.In operation, the screw 10 is driven by the first electric motor 20 via the spline shaft 14 for plasticizing plastic. Plastic material is thereby conveyed into the space between the nozzle 12 and the end of the screw. The screw and with it the entire component 9 and the output piston 48 or 49 of the hydraulic pressure booster 40 are loaded backwards in the direction of arrow A by the dynamic pressure building up in the room. A certain height or a certain height profile is desired for the dynamic pressure. For this purpose, the second electric motor 30 is acted upon by such a current that an electrical force acting in the direction of arrow A is exerted on the secondary part 32 and thus on the input pistons 45 and 46 of the hydraulic force converter 40. In the pressure rooms 42 and 43 thus a pressure given by the electrical force and the active surface 55 of the input piston, which in turn generates a larger force determining the dynamic pressure on the active surface 56 of the output piston. By detecting the pressures in the pressure spaces 42, 43 and 58, 65 and controlling the electric motors 30 and 70 accordingly, a desired dynamic pressure can be maintained very precisely. When plasticizing, the screw and the output piston 48 or 49 are moved in the direction of arrow A and the input piston 45 or 46 against the direction of arrow A.
Ist genügend Kunststoff plastifiziert, wird der Elektromotor 20 stillgesetzt. Der durch den Elektromotor 30 fließende Strom wird soweit erhöht, daß sich das Sekundärteil 32 und der Kolben 45 bzw. 46 in Richtung des Pfeiles A nach rechts bewegen. Der Kolben verdrängt Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 42 über den Kanal 44 in den Druckraum 43. Dadurch wird der Ausgangskolben 48 bzw. 49 des Kraftübersetzers 40 und mit ihm das Bauteil 9 mitsamt der Schnecke 10 entgegen der Richtung des Pfeiles A nach links bewegt. Für diese Bewegung muß vom Kolben 48 bzw. 49 eine bestimmte Kraft aufgebracht werden. Die vom zweiten Elektromotor 30 aufzubringende Kraft ist um einen Faktor kleiner, der gleich dem Verhältnis der Größe der Wirkfläche 56 zur Größe der Wirkfläche 55 ist. Der vom Eingangskolben 45 bzw. 46 zurückgelegte Weg ist um einen Faktor gleich dem reziproken Verhältnis größer als der Weg des Ausgangskolbens 48 bzw. 49. Durch Druckerfassung in den Druckräumen des hydraulischen Kraftübersetzers kann ein gewünschter Einspritzdruck genau eingehalten werden.If enough plastic is plasticized, the electric motor 20 is stopped. The current flowing through the electric motor 30 is increased to such an extent that the secondary part 32 and the pistons 45 and 46 move to the right in the direction of the arrow A. The piston displaces pressure fluid from the pressure chamber 42 via the channel 44 into the pressure chamber 43. As a result, the output piston 48 or 49 of the force booster 40 and with it the component 9 together with the screw 10 are moved to the left against the direction of the arrow A. For this movement, a certain force must be applied by the pistons 48 and 49, respectively. The force to be applied by the second electric motor 30 is smaller by a factor which is equal to the ratio of the size of the active surface 56 to the size of the active surface 55. The distance traveled by the input piston 45 or 46 is greater than the path of the output piston 48 or 49 by a factor equal to the reciprocal ratio. A desired injection pressure can be precisely maintained by measuring the pressure in the pressure chambers of the hydraulic power converter.
Bei der Ausführung nach Figur 2 ist es aufgrund der Ausbildung von Eingangskolben 46 und Ausgangskolben 49 als Differenzkolben möglich, die Schnecke 10 mithilfe des zweiten Elektromotor 30 abzubremsen und in Richtung des Pfeiles A zurückzuziehen.In the embodiment according to FIG. 2, it is possible due to the design of the input piston 46 and output piston 49 as a differential piston, to brake the screw 10 with the aid of the second electric motor 30 and to retract it in the direction of the arrow A.
Bei der Ausführung nach Figur 3 kann mithilfe des dritten Elektromotors 70 während des Einspritzvorgangs in dem Druckraum 58 ein Gegendruck erzeugt werden, der entgegen dem vom zweiten Elektromotor 30 im Druckraum 43 wirkenden Druck auf den Kolben 49 wirkt. Natürlich bedingt dies, daß der Druck zum Verfahren der Schnecke bei sonst gleichen Gegebenheiten im Druckraum 43 höher sein muß als ohne einen Gegendruck. Der Vorteil einer durch den Gegendruck erreichten Einspannung des Kolbens 49 liegt darin, daß das Antriebssystem eine größere Steifigkeit hat und sich die Geschwindigkeit der Schnecke besser steuern läßt. Der dritte Elektromotor 70 des dritten Ausführungsbeispiels kann außer zum Bremsen der Schnecke auch zu deren Zurückfahren entgegen der Richtung des Pfeiles A verwendet werden.In the embodiment according to FIG. 3, with the aid of the third electric motor 70, a counterpressure can be generated in the pressure chamber 58 during the injection process, which counter pressure acts in the pressure chamber 43 from the second electric motor 30 Pressure acts on the piston 49. Of course, this means that the pressure for moving the screw must be higher in the pressure chamber 43 than otherwise without a back pressure, given otherwise the same conditions. The advantage of a clamping of the piston 49 achieved by the back pressure is that the drive system has a greater rigidity and the speed of the screw can be better controlled. In addition to braking the screw, the third electric motor 70 of the third exemplary embodiment can also be used to move it back against the direction of arrow A.
Bei der Ausführung nach Figur 4 ist die sich innerhalb eines Plastifizierzylinders 11 befindliche Schnecke wiederum Bestandteil eines drehend antreibbaren und axial verschiebbaren Bauteils 9, das wie bei den Ausführungen nach den Figuren 1 bis 3 eine Stange 13 und eine Keilwelle 14 mit Keilnuten 15 umfaßt. Seitlich der Keilwelle ist als erster Elektromotor ein elektrischer Normmotor 71 mit Drehzahl- regelung angeordnet, der auf seiner Welle ein Ritzel 72 trägt, das mit einem auf der Keilwelle 14 sitzenden im Durchmesser größeren Zahnrad 73 kämmt. Dieses greift mit Keilen 22 in die Keilnuten 15 der Keilwelle 14 ein. Somit ist die Keilwelle 14 einerseits verdrehsicher mit dem Zahnrad 73 gekoppelt, kann aber andererseits gegen das axial ortsfest gehaltene Zahnrad axial verschoben werden. Von dem Elektromotor 71 kann also die Schnecke unabhängig von ihrer axialen Position drehend angetrieben werden.In the embodiment according to FIG. 4, the screw located within a plasticizing cylinder 11 is in turn part of a rotatably drivable and axially displaceable component 9 which, as in the embodiments according to FIGS. 1 to 3, comprises a rod 13 and a spline shaft 14 with splines 15. To the side of the spline shaft, an electric standard motor 71 with speed control is arranged as the first electric motor, which carries on its shaft a pinion 72 which meshes with a gear wheel 73 with a larger diameter on the spline shaft 14. This engages with splines 22 in the splines 15 of the spline 14. Thus, the spline shaft 14 is on the one hand non-rotatably coupled to the gear 73, but on the other hand can be axially displaced against the axially stationary gear. The worm can thus be driven to rotate independently of its axial position by the electric motor 71.
Der zweite Elektromotor des Ausführungsbeispiels nach Figur 4 ist nun ein elektrischer Rotationsmotor 75 mit einer rotierenden Hohlwelle 76, die innen über eine gewisse Länge mit einem Trapezgewinde versehen ist. Die Lage des Elektromotors 75 seitlich des Bauteils 9 und die Ausrichtung der Motorachse 33 sind gleich zum Elektromotor 30 aus den Figuren 1 bis 3. In die Hohlwelle 76 ragt als Ausgangsteil des Elektromotor 75 eine Spindel 77 hinein, die gegen Verdrehen gesichert ist und die mit einem Außengewinde in das Innengewinde der Hohlwelle 76 eingreift. Wenn sich die Hohlwelle 76 dreht, wandert also die Spindel 77 entlang der Achse 33. Zwischen der Spindel 77 und der Keilwelle 14 ist auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ein hydraulischer Kraftübersetzer 40 eingefügt, der einen als Differenzkolben 46 ausgebildeten und über eine Kolbenstange 47 an der Spindel 77 befestigten Eingangskolben und einen als Differenzkolben 49 ausgebildeten Ausgangskolben aufweist. Anders als bei den Ausführungen nach den Figuren 2 und 3 ist nun die Kolbenstange 50 des Differenzkolbens 49 an der Keilwelle 14 befestigt. Wenn der Elektromotor 71 die Keilwelle antreibt, dreht sich also der Kolben 49 mit. Auf der einen Seite des Kolbens 46 befindet sich der Druckraum 42 und auf der anderen Seite der Druckraum 57. Der Kolben 49 grenzt an den Druckraum 43, der fluidisch mit dem Druckraum 42 verbunden ist, und an den Druckraum 58 an, der mit dem Druckraum 57 fluidisch verbunden ist. Insoweit ist der Kraftübersetzer nach Figur 4 gleich demjenigen nach der Figur 2. In Figur 4 ist jedoch schematisch angedeutet, daß sich die Kolben 46 und 49 und die angrenzenden Druckräume auch in zwei voneinander getrennten zylindrischen Gehäu- sen 41a und 41b befinden und daß die entsprechenden Druckräume durch als Rohre oder flexible Leitungen ausgebildete Kanäle 44 und 59 miteinander verbunden sein können.The second electric motor of the exemplary embodiment according to FIG. 4 is now an electric rotary motor 75 with a rotating hollow shaft 76, which is internally provided with a trapezoidal thread over a certain length. The position of the electric motor 75 to the side of the component 9 and the orientation of the motor axis 33 are the same as the electric motor 30 from FIGS. 1 to 3. A spindle 77 projects into the hollow shaft 76 as the output part of the electric motor 75, which is secured against rotation and with an external thread engages in the internal thread of the hollow shaft 76. When the hollow shaft 76 rotates, the spindle 77 moves along the axis 33. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, a hydraulic force intensifier 40 is inserted between the spindle 77 and the spline shaft 14, which has an input piston designed as a differential piston 46 and fastened to the spindle 77 via a piston rod 47 and an output piston designed as a differential piston 49. In contrast to the embodiments according to FIGS. 2 and 3, the piston rod 50 of the differential piston 49 is now fastened to the spline shaft 14. When the electric motor 71 drives the spline, the piston 49 also rotates. The pressure chamber 42 is located on one side of the piston 46 and the pressure chamber 57 on the other side. The piston 49 borders the pressure chamber 43, which is fluidly connected to the pressure chamber 42, and the pressure chamber 58, which is connected to the pressure chamber 57 is fluidly connected. In this respect, the force intensifier according to FIG. 4 is the same as that according to FIG. 2. However, in FIG. 4 it is indicated schematically that the pistons 46 and 49 and the adjacent pressure chambers are also located in two separate cylindrical housings 41a and 41b and that the corresponding ones Pressure spaces can be connected to one another by channels 44 and 59 designed as pipes or flexible lines.
Die Ausführung nach Figur 5 stellt eine Variante der Ausführung nach Figur 4 hin- sichtlich des Drehantriebs der Keilwelle 14 dar. Und zwar sind die beiden Zahnräder 72 und 73 nach Figur 4 durch zwei Riemenscheiben 78 und 79 und durch ein um die Riemenscheiben geschlungenen Flachriemen 80 ersetzt. Auf der Welle des Elektromotors 71 sitzt verdrehsicher die kleine Riemenscheibe 78, auf der Keilwelle 14 die große Riemenscheibe 79. Durch das Getriebe nach Figur 5 wird also ebenso wie mit dem Zahnradgetriebe 72, 73 nach Figur 4 die Drehzahl des Elektromotors 71 erniedrigt und das Drehmoment erhöht. Allerdings ist ein Riemengetriebe leiser und kostengünstiger als ein Zahnradgetriebe. Ein eventuell auftretender Schlupf zwischen dem Flachriemen und den Riemenscheiben ist für den Plastifiziervorgang nicht weiter schädlich oder durch eine Drehzahlregelung des Elektromotors ausgleichbar. Die Funktionsweise der Ausführung nach Figur 4 und der Variante nach Figur 5 ist gleich derjenigen nach Figur 2, so daß hier ein Verweis auf den entsprechenden Teil der Beschreibung genügt.The embodiment according to FIG. 5 represents a variant of the embodiment according to FIG. 4 with regard to the rotary drive of the spline shaft 14. Namely, the two gear wheels 72 and 73 according to FIG. 4 are by two pulleys 78 and 79 and by a flat belt 80 wound around the pulleys replaced. The small pulley 78 sits on the shaft of the electric motor 71, the large pulley 79 on the spline shaft 14, so that the rotation of the electric motor 71 and the torque are reduced by the transmission according to FIG. 5 as well as by the gear transmission 72, 73 according to FIG elevated. However, a belt transmission is quieter and less expensive than a gear transmission. Any slip that may occur between the flat belt and the pulleys is no longer harmful to the plasticizing process or can be compensated for by regulating the speed of the electric motor. The functioning of the embodiment according to FIG. 4 and the variant according to FIG. 5 is the same as that according to FIG. 2, so that a reference to the corresponding part of the description is sufficient here.
Bei den beiden Ausführungen nach den Figuren 6 und 7 ist wie bei der Ausführung nach Figur 4 die sich innerhalb eines Plastifizierzylinders 11 befindliche Schnecke wiederum Bestandteil eines drehend antreibbaren und axial verschiebbaren Bauteils 9, das eine Stange 13 und eine Keilwelle 14 mit Keilnuten 15 umfaßt. Auf der Keilwelle 14 sitzt das Zahnrad 73, das mit Keilen 22 in die Keilnuten 15 der Keilwelle 14 eingreift. Somit ist die Keilwelle 14 einerseits verdrehsicher mit dem Zahnrad 73 gekoppelt, kann aber andererseits gegen das axial ortsfest gehaltene Zahnrad 73 axial verschoben werden. Über das Zahnrad 73 kann also wie bei der Ausführung nach Figur 4 die Schnecke unabhängig von ihrer axialen Position drehend angetrieben werden.In the two embodiments according to FIGS. 6 and 7, as in the embodiment according to FIG. 4, the screw located within a plasticizing cylinder 11 is in turn part of a rotatably drivable and axially displaceable component 9, which comprises a rod 13 and a spline shaft 14 with splines 15. On the spline shaft 14 sits the gear 73 which engages with splines 22 in the splines 15 of the spline shaft 14. Thus, the spline 14 is on the one hand non-rotatably coupled to the gear 73, but on the other hand can be axially displaced against the axially stationary gear 73. As with the embodiment according to FIG. 4, the worm can thus be driven to rotate independently of its axial position via the gear 73.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist die Schnecke über das Zahnrad 73 nicht von einem separaten Elektromotor, sondern von dem Elektromotor drehend antreibbar, von dem sie auch axial verfahrbar ist. Wie bei der Ausführung nach Figur 4 ist dieser Elektromotor ein elektrischer Rotationsmotor 75. Die Lage des Elektromotors 75 seitlich des Bauteils 9 und die Ausrichtung der Motorachse 33 sind gleich wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4.In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 4, the worm can be driven in rotation by the gear 73 not by a separate electric motor, but by the electric motor, from which it can also be moved axially. As in the embodiment according to FIG. 4, this electric motor is an electric rotary motor 75. The position of the electric motor 75 to the side of the component 9 and the orientation of the motor axis 33 are the same as in the embodiment according to FIG. 4.
Der Elektromotor 75 hat bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 eine rotierenden Hohlwelle 76, die allerdings innen glatt und nur deshalb hohl ist, damit die Gewindespindel 77, die nun zusammen mit einer zusätzlichen Spindelmutter 91 einen Gewindetrieb bildet, Baulänge sparend eintauchen kann. Die Spindel 77 ist wiederum gegen Verdrehen gesichert. Die Spindelmutter 91 dagegen läßt sich als ein Ausgangselement einer Schaltkupplung 92 über diese und die Hohlwelle 76 von dem Elektromotor 75 rotierend antreiben. Das Eingangselement der Schalt- kupplung 92 bildet eine Kupplungsscheibe 93, die nahe an dem Ende der Hohlwelle, an dem die Gewindespindel herausragt, axial verschiebbar, aber drehfest auf der Hohlwelle 76 geführt ist. Die Spindelmutter 91 befindet sich auf der einen Seite der Kupplungsscheibe 93 vor dem Ende der Hohlwelle und greift dort in die Gewindespindel 77 ein. Über die Gewindespindel 77 kann die Schnecke axial bewegt werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 6, the electric motor 75 has a rotating hollow shaft 76 which, however, is smooth on the inside and is only hollow so that the threaded spindle 77, which now forms a screw drive together with an additional spindle nut 91, can be immersed in a constructional length. The spindle 77 is in turn secured against twisting. The spindle nut 91, however, can be driven as an output element of a clutch 92 via this and the hollow shaft 76 of the electric motor 75 rotating. The input element of the clutch 92 forms a clutch disc 93 which is axially displaceable but non-rotatably on the hollow shaft 76 near the end of the hollow shaft at which the threaded spindle protrudes. The spindle nut 91 is on one Side of the clutch plate 93 in front of the end of the hollow shaft and engages there in the threaded spindle 77. The screw can be moved axially via the threaded spindle 77.
Auf der anderen Seite der Kupplungsscheibe 93 ist auf der Hohlwelle 76 axial ortsfest, aber drehbar ein Zahnrad 94 gelagert, das das Ausgangselement einer zweiten Schaltkupplung 95 ist, die als Eingangselement dieselbe Scheibe 93 wie die Schaltkupplung 92 oder eine zweite Scheibe 93 hat. Das Zahnrad 94 befindet sich, in Richtung der Achsen 23 und 33 gesehen, genau auf Höhe des Zahnrades 73. Die beiden Zahnräder 73 und 94 sind über einen Zahnriemen 96 miteinander gekoppelt. Der Durchmesser des Zahnrades 94 ist größer als derjenige des Zahnrades 73, so daß bei einem Antrieb des Zahnrades 94 die Drehzahl diese Zahnrades in eine höhere Drehzahl des Zahnrades 73 übersetzt wird.On the other side of the clutch disc 93, a gear 94 is axially fixed but rotatably mounted on the hollow shaft 76, which gear is the output element of a second clutch 95, which has the same disk 93 as the input element 93 as the clutch 92 or a second disk 93. The gear 94 is located exactly at the level of the gear 73, viewed in the direction of the axes 23 and 33. The two gear wheels 73 and 94 are coupled to one another via a toothed belt 96. The diameter of the gear 94 is larger than that of the gear 73, so that when the gear 94 is driven, the speed of this gear is translated into a higher speed of the gear 73.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 besitzt der Elektromotor 75 eine volle Motorwelle 97, über die wie mit der Hohlwelle 76 über Schaltkupplungen 92 und 95 die zwei unterschiedlichen Bewegungen der Schnecke herbeigeführt werden können. Eingangselement der beiden Schaltkupplungen 92 und 95 ist wiederum eine Kupplungsscheibe 93, die nahe am einen Ende der Motorwelle 97 auf dieser axial verschiebbar, aber drehfest geführt ist. Das Ausgangselement der Schaltkupplung 95 ist wiederum ein Zahnrad 94, das mit dem Zahnrad 73 über den Zahnriemen 96 gekoppelt ist. Das Ausgangselement der Schaltkupplung 92 ist nun ein weiteres Zahnrad 98, das auf einem Lagerzapfen der Motorwelle 97 drehbar gelagert ist und in eine senkrecht zur Motorwelle 97 verlaufende Zahnstange 99 eingreift, über die sich die Schnecke axial verfahren läßt. Der aus dem Zahnrad 98 und der Zahnstange 99 bestehende Zahnstangentrieb des Ausführungsbeispiel nach Figur 7 und der aus der Spindelmutter 91 und der Gewindespindel 77 bestehende Gewindetrieb des Ausführungsbeispiel nach Figur 6 entsprechen sich.In the exemplary embodiment according to FIG. 7, the electric motor 75 has a full motor shaft 97, by means of which the two different movements of the worm can be brought about, as with the hollow shaft 76 via switching clutches 92 and 95. The input element of the two clutches 92 and 95 is in turn a clutch disc 93, which is axially displaceable but non-rotatably close to one end of the motor shaft 97. The output element of the clutch 95 is in turn a gear 94 which is coupled to the gear 73 via the toothed belt 96. The output element of the clutch 92 is now a further gear 98, which is rotatably mounted on a bearing journal of the motor shaft 97 and engages in a toothed rack 99 running perpendicular to the motor shaft 97, via which the worm can be moved axially. The rack and pinion drive consisting of the gear 98 and the rack 99 of the embodiment according to FIG. 7 and the screw drive consisting of the spindle nut 91 and the threaded spindle 77 of the embodiment according to FIG. 6 correspond.
Zwischen der Gewindespindel 77 bzw. der Zahnstange 99 und der Keilwelle 14 ist auch bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 6 und 7 ein hydraulischer Kraftübersetzer 40 eingefügt, der wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 aussieht und der einen als Differenzkolben 46 ausgebildeten und über eine Kolbenstange 47 an der Spindel 77 befestigten Eingangskolben und einen als Qiffe- renzkolben 49 ausgebildeten Ausgangskolben aufweist. Auf der einen Seite des Kolbens 46 befindet sich der Druckraum 42 und auf der anderen Seite der Druckraum 57. Der Kolben 49 grenzt an den Druckraum 43, der fluidisch mit dem Druckraum 42 verbunden ist, und an den Druckraum 58 an, der mit dem Druckraum 57 fluidisch verbunden ist. Ein Vergleich der beiden Ausführungsbeispiele nach den Figuren 6 und 7 zeigt, daß die hydrostatische Kraftübertragung mit dem Kraftübersetzer 40 eine hohe Flexibilität in der Anordnung einzelner Bauteile mit sich bringt, da sich die beiden Komponenten 41a und 41b des Kraftübersetzers grundsätzlich beliebig zueinander anordnen lassen.Between the threaded spindle 77 or the toothed rack 99 and the spline shaft 14 there is also a hydraulic one in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 4, which has an input piston designed as a differential piston 46 and attached to the spindle 77 via a piston rod 47 and an output piston designed as a differential piston 49. The pressure chamber 42 is located on one side of the piston 46 and the pressure chamber 57 on the other side. The piston 49 borders the pressure chamber 43, which is fluidly connected to the pressure chamber 42, and the pressure chamber 58, which is connected to the pressure chamber 57 is fluidly connected. A comparison of the two exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 shows that the hydrostatic power transmission with the power booster 40 brings with it a high degree of flexibility in the arrangement of individual components, since the two components 41a and 41b of the power booster can in principle be arranged in any manner relative to one another.
Um Kunststoffgranulat zu plastifizieren, wird bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 6 und 7 die Schaltkupplung 95 betätigt und der Elektromotor 75 in die eine Richtung drehend angesteuert. Über die Kupplungsscheibe 93 wird das Zahnrad 94 und über den Zahnriemen 96 und das Zahnrad 73 die Schnecke drehend angetrieben. Dadurch wird Kunststoffmaterial vor das Ende der Schnecke gefördert. Dort entsteht ein Staudruck, der zu einer Rückwärtsbewegung der Schnecke und mit dieser des Kolbens 49 im Sinne einer Verkleinerung des Druckraums 43 führt. Aus dem Druckraum 43 wird Druckflüssigkeit über die Leitung 44 in den Druckraum 42 verdrängt und dadurch der Kolben 46 einschließlich Gewindespindel 77 bzw. Zahnstange 99 verschoben. Dies geschieht bei geöffneter Schaltkupplung 92. Ohne weitere Maßnahmen wäre der Staudruck Undefiniert. Um einen gewünschten Staudruck regeln zu können, kann bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Figuren 6 und 7 das Ausgangselement der Schaltkupplung 92, also die Spindelmutter 91 bzw. das Zahnrad 98 durch eine Bremse 100 definiert abgebremst werden, so daß sich das Ausgangselement 91 bzw. 98 nur gegen einen Widerstand drehen läßt. Dieser Widerstand kann durch ver- schieden starkes Bremsen variiert werden, um den gewünschten Staudruck zu erhalten. Erfassen läßt sich der Staudruck zum Beispiel durch eine Messung des in den Druckräumen 43 und 42 herrschenden Drucks. Anstelle einer Bremse 100 kann auch ein (kleiner) elektrischer Staudruckmotor verwendet werden, von dem auf die Spindelmutter 91 bzw. auf das Zahnrad 98 ein Drehmoment ausgeübt wird.In order to plasticize plastic granules, the clutch 95 is actuated in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 and the electric motor 75 is driven to rotate in one direction. The gear 94 is driven via the clutch disc 93 and the worm is rotated via the toothed belt 96 and the gear 73. This feeds plastic material in front of the end of the screw. There is a dynamic pressure which leads to a backward movement of the screw and with it of the piston 49 in the sense of a reduction in the pressure space 43. Hydraulic fluid is displaced from the pressure chamber 43 via the line 44 into the pressure chamber 42 and the piston 46 including the threaded spindle 77 or rack 99 is thereby displaced. This happens when the clutch 92 is open. Without further measures, the dynamic pressure would be undefined. In order to be able to regulate a desired dynamic pressure, in the two exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 the output element of the clutch 92, that is to say the spindle nut 91 or the gear 98, can be braked in a defined manner by a brake 100, so that the output element 91 or 98 can only be turned against resistance. This resistance can be varied by braking to different extents in order to obtain the desired dynamic pressure. The dynamic pressure can be detected, for example, by measuring the pressure prevailing in the pressure spaces 43 and 42. Instead of a brake 100, a (small) electric dynamic pressure motor can also be used, from which a torque is exerted on the spindle nut 91 or on the gear 98.
Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form ist die Schaltkupplung 95 offen und die Schaltkupplung 92 betätigt. Der Elektromotor 75 wird in eine Richtung drehend angesteuert, daß die Gewindespindel die Kolbenstange 47 in das Zylindergehäuse 41a hineinbewegt. Der Kolben 46 verdrängt Druckflüssigkeit aus dem Druck- räum 42 über die Leitung 44 in den Druckraum 43. Dadurch wird der Ausgangskolben 49 des Kraftübersetzers 40 und mit ihm das Bauteil 9 mitsamt der Schnek- ke 10, in der Ansicht nach den Figuren 6 und 7 nach links bewegt. Für diese Bewegung muß vom Kolben 49 eine bestimmte Kraft aufgebracht werden. Die vom Elektromotor 75 aufzubringende Kraft ist um einen Faktor kleiner, der gleich dem Verhältnis der Größe der Wirkflächen der beiden Kolben 49 und 46 ist. Der vom Eingangskolben 45 bzw. 46 zurückgelegte Weg ist um einen Faktor gleich dem reziproken Verhältnis größer als der Weg des Ausgangskolbens 49. Durch Druckerfassung in einem der Druckräume 42 und 43 des hydraulischen Kraftübersetzers kann ein gewünschter Einspritzdruck genau eingehalten werden.To inject plastic into the mold, clutch 95 is open and clutch 92 is actuated. The electric motor 75 is driven to rotate in one direction such that the threaded spindle moves the piston rod 47 into the cylinder housing 41a. The piston 46 displaces pressure fluid from the pressure chamber 42 via the line 44 into the pressure chamber 43. As a result, the output piston 49 of the force booster 40 and with it the component 9 together with the screw 10, in the view according to FIGS. 6 and 7 moved to the left. For this movement a certain force must be applied by the piston 49. The force to be applied by the electric motor 75 is smaller by a factor which is equal to the ratio of the size of the active surfaces of the two pistons 49 and 46. The path covered by the input piston 45 or 46 is greater than the path of the output piston 49 by a factor equal to the reciprocal ratio. Pressure detection in one of the pressure chambers 42 and 43 of the hydraulic force booster can precisely maintain a desired injection pressure.
Als Variante zu den beiden Ausführungsbeispielen nach den Figuren 6 und 7 ist eine Antriebsvorrichtung denkbar, bei der die Schaltkupplung 92 durch eine stetig verstellbare Kupplung ersetzt ist, wobei dann für die beiden Kupplungen zwei Eingangselemente vorhanden sind. Dann könnte beim Plastifizieren ein Staudruck durch eine entsprechende Betätigung der Kupplung 92 eingestellt werden. Dazu dreht dann der Elektromotor 75 zum Plastifizieren in eine Richtung, die der Drehrichtung der Spindelmutter 91 bzw. des Zahnrades 98 beim Zurückfahren der Gewindespindel 77 bzw. der Zahnstange 99 entgegengesetzt ist.As a variant of the two exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7, a drive device is conceivable in which the clutch 92 is replaced by a continuously adjustable clutch, two input elements then being present for the two clutches. A dynamic pressure could then be set during the plasticizing by a corresponding actuation of the clutch 92. For this purpose, the electric motor 75 then rotates for plasticizing in a direction opposite to the direction of rotation of the spindle nut 91 or the gear 98 when the threaded spindle 77 or the rack 99 is retracted.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist ein Bauteil 9 mit Schnecke 10, Stange 13 und Keilwelle 14 wie bei den Ausführungen nach den Figuren 1 bis 3 von einem eine Hohlwelle 21 aufweisenden Elektromotor 20 drehend antreibbar. Der zweite Elektromotor ist wiederum ein elektrischer Linearmotor 30 mit einem längs einer Achse 33 bewegbaren Sekundärteil 32.In the exemplary embodiment according to FIG. 8, a component 9 with worm 10, rod 13 and spline shaft 14 can be driven in rotation by an electric motor 20 having a hollow shaft 21, as in the embodiments according to FIGS. 1 to 3. The second electric motor is in turn an electric linear motor 30 with a secondary part 32 that can be moved along an axis 33.
Die Einrichtung zur Kraftübersetzung ist nun ein zweiarmiger Hebel 85 mit einem . langen Hebelarm 86 und mit einem kurzen Hebelarm 87. Die Drehachse 88 des Hebels 85 steht senkrecht auf der durch die beiden Achsen 23 und 33 aufgespannten Ebene. Ihr Abstand von der Achse 33 ist etwa 3,5 mal größer als ihr Abstand von der Achse 23. Das Bauteil 9 stützt sich mit der Keilwelle 14 über ein Zwischenstück 89, das in der durch die beiden Achsen 23 und 33 aufgespannten Ebene sowohl gegenüber der Keilwelle 14 als auch gegenüber dem Hebel 85 verschwenkbar ist, am kurzen Hebelarm 87 ab. Das Sekundärteil 32 des Elektromotors 30 stützt sich über ein gleiches schwenkbares Zwischenstück 89 am langen Hebelarm 86 ab. Das Zwischenstück 89 zwischen der Keilwelle 14 und dem Hebel 85 ist so gelagert, daß sich die Keilwelle ohne ein Mitdrehen des Zwischenstücks 89 drehen kann.The device for power transmission is now a two-armed lever 85 with a. long lever arm 86 and with a short lever arm 87. The axis of rotation 88 of the lever 85 is perpendicular to the plane spanned by the two axes 23 and 33. Their distance from the axis 33 is about 3.5 times greater than their distance from the axis 23. The component 9 is supported with the spline shaft 14 via an intermediate piece 89, which is both in the plane spanned by the two axes 23 and 33 opposite the Spline 14 and pivotable relative to the lever 85, from the short lever arm 87. The secondary part 32 of the electric motor 30 is supported on the long lever arm 86 via an identical pivotable intermediate piece 89. The intermediate piece 89 between the spline shaft 14 and the lever 85 is mounted so that the spline shaft can rotate without the intermediate piece 89 also rotating.
In einer Mittelposition der Schnecke 10 zwischen den beiden Endpunkten ihres axialen Verschiebeweges liegen die beiden Zwischenstücke 89 in den Achsen 23 und 33. Ihre Angriffsstellen am Hebel 85, die sich bezüglich der Drehachse 88 diametral gegenüberliegen, befinden sich auf einer senkrecht zu den Achse 23 und 33 verlaufenden Linie.In a central position of the worm 10 between the two end points of its axial displacement, the two intermediate pieces 89 lie in the axes 23 and 33. Their points of attack on the lever 85, which are diametrically opposite with respect to the axis of rotation 88, are on a perpendicular to the axis 23 and 33 running line.
Zum Plastifizieren von Kunststoffmaterial dreht der Elektromotor 20 die Schnecke 10, wobei diese in Richtung des Pfeiles A zurückwandert und der Hebel 85 in der Ansicht nach Figur 6 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Dabei ändert sich die Lage der Kraftüberleitungsstellen zwischen den Zwischenstücken 89 und dem Hebel 85 bezüglich der Achsen 23 und 33. Diese Änderung wird durch die Schwenkbarkeit der Zwischenstücke 89 ausgeglichen. Das Sekundärteil 32 des Elektromotors 30 wandert entgegen der Richtung des Pfeiles A zurück. Der wäh- rend des Plastifizierens gewünschte Staudruck wird durch eine entsprechende Bestromung des Elektromotors 30 erhalten. Zum Einspritzen von Kunststoff material in eine Form wird der Elektromotor 30 stärker bestromt, so daß das Sekundärteil 32 in Richtung des Pfeiles A nach rechts wandert und über den Hebel 85 die Schnecke 10 entgegen dem Pfeil A nach links verschiebt. Wegen der Hebelübersetzung von etwa 3,5 ist dabei die auf die Schnecke wirkende Kraft 3,5 mal so groß wie die vom Elektromotor 30 ausgeübte Kraft.To plasticize plastic material, the electric motor 20 rotates the screw 10, which moves back in the direction of the arrow A and the lever 85 is pivoted clockwise in the view according to FIG. The position of the force transmission points between the intermediate pieces 89 and the lever 85 changes with respect to the axes 23 and 33. This change is compensated for by the pivotability of the intermediate pieces 89. The secondary part 32 of the electric motor 30 migrates backwards in the direction of the arrow A. The dynamic pressure desired during the plasticizing is obtained by a corresponding energization of the electric motor 30. For injecting plastic material into a mold, the electric motor 30 is supplied with more current, so that the secondary part 32 moves in the direction of arrow A to the right and, via the lever 85, the screw 10 is moved to the left against the arrow A. Because of the leverage of approximately 3.5, the force acting on the worm is 3.5 times greater than the force exerted by the electric motor 30.
Gemäß Figur 9 besitzt eine in ihrer Gesamtheit nicht näher dargestellte Kunst- stoffspritzgießmaschine eine Einspritzeinheit 110 mit einem Gehäuse 111 , an dem der Plastifizierzylinder 11 angeordnet ist. An dem Gehäuse 111 ist drehbar und axial verschiebbar ein Einspritzmechanismus gelagert, der die Schnecke 10 umfaßt, die sich im wesentlichen innerhalb des Plastifizierzylinders 11 befindet. Ein einer nicht dargestellten Einspritzform zugewandtes, kegeliges Ende des Plastifizierzylinders 11 ist als Einspritzdüse 112 ausgebildet. Außerhalb des Plastifi- zierzylinders 11 schließt sich an die Schnecke 10 nach einer Freilaufkupplung 113 die Keilwelle 14 an, die mit axial verlaufenden Keilen und Nuten versehen ist. Dieser folgt eine Gewindespindel 114, die ein Kugelrollgewinde aufweist und an deren freiem Ende eine Scheibe 115 befestigt ist. Diese ist Teil eines Kugellagers 116. Die Gewindespindel ist ein Triebelement eines Gewindetriebs und steht mit einer Spindelmutter 117, die das zweite Triebelement ist, über Kugeln in Eingriff. Die Spindelmutter 117 ist axial entgegen der Bewegungsrichtung der Schnecke 10 beim Einspritzen über ein Axiallager 118 an dem Gehäuse 111 abgestützt. Sie ist frei auf der Gewindespindel drehbar und kann durch eine Bremse 119 gegen eine Drehung relativ zu dem Gehäuse 111 blockiert werdenAccording to FIG. 9, a plastic injection molding machine, not shown in its entirety, has an injection unit 110 with a housing 111, on which the plasticizing cylinder 11 is arranged. On the housing 111, an injection mechanism is rotatably and axially displaceably mounted, which comprises the screw 10, which is located essentially within the plasticizing cylinder 11. A conical end of the plasticizing cylinder 11 facing an injection mold (not shown) is designed as an injection nozzle 112. Outside the plasticizing cylinder 11, the spline shaft 14 adjoins the worm 10 after a one-way clutch 113 and is provided with axially extending wedges and grooves. This is followed by a threaded spindle 114, which has a ball screw thread and on the free end of which a disk 115 is attached. This is part of a ball bearing 116. The threaded spindle is a drive element of a screw drive and is in engagement with a spindle nut 117, which is the second drive element, via balls. The spindle nut 117 is supported axially against the direction of movement of the screw 10 during injection via an axial bearing 118 on the housing 111. It is freely rotatable on the threaded spindle and can be blocked against rotation relative to the housing 111 by a brake 119
Die Keilwelle 14 wird von dem Zahnrad 73 umgeben, das axial ortsfest am Maschinengestell 146 drehbar gelagert ist und mit Keilen und Nuten an seinem Innendurchmesser in die Keile und Nuten der Keilwelle 14 eingreift. Das Zahnrad 73 ist über einen Zahnriemen mit dem auf der Motorwelle eines Elektromotors 71 sitzenden Ritzel 72 gekoppelt. Von dem Elektromotor 71 , der an dem Gehäuse 111 oder am Maschinengestell 146 montiert ist, können also die Schnecke 10 und die Keilwelle 14 des Einspritzmechanismus drehend angetrieben werden. Dieser Antrieb dient dem Plastifizieren von Kunststoffgranulat und dem Fördern der pla- stifizierten Masse in den sich innerhalb des Plastifizierzylinders 11 befindlichen Raum zwischen dem Ende der Schnecke 10 und der Düse 112. Zum Plastifizieren dreht der Elektromotor 71 die Keilwelle 14 in eine solche Richtung, daß die Dre- hung über den Freilauf 113 auf die Schnecke 10 übertragen wird.The spline shaft 14 is surrounded by the gear 73, which is rotatably mounted axially stationary on the machine frame 146 and engages with the splines and grooves of the spline shaft 14 with splines and grooves on its inner diameter. The gear 73 is coupled via a toothed belt to the pinion 72 seated on the motor shaft of an electric motor 71. The screw 10 and the spline shaft 14 of the injection mechanism can thus be driven in rotation by the electric motor 71, which is mounted on the housing 111 or on the machine frame 146. This The drive serves to plasticize plastic granulate and to convey the plasticized mass into the space inside the plasticizing cylinder 11 between the end of the screw 10 and the nozzle 112. For plasticizing, the electric motor 71 rotates the spline shaft 14 in such a direction that the Rotation is transferred to the worm 10 via the freewheel 113.
Der Elektromotor 71 dient nicht nur zum Drehen der Schnecke 10, sondern wird auch dazu verwendet, um zusammen mit dem zweiten Elektromotor 75 die Schnecke zum Einspritzen von Kunststoff in die Form axial zu verschieben. Dazu ist der Gewindetrieb mit der Gewindespindel 114 und mit der Spindelmutter 117 vorhanden. Zum Plastifizieren dreht der Elektromotor 71 in die eine Richtung und zum Einspritzen in die entgegengesetzte Richtung. Damit beim Einspritzen die Schnecke nicht mitdreht, ist zwischen dieser und der Keilwelle 14 der Freilauf 113 eingefügt.The electric motor 71 not only serves to rotate the screw 10, but is also used to axially move the screw together with the second electric motor 75 to inject plastic into the mold. For this purpose, the screw drive with the threaded spindle 114 and with the spindle nut 117 is provided. The electric motor 71 rotates in one direction for plasticizing and in the opposite direction for injection. So that the screw does not rotate when injecting, the freewheel 113 is inserted between the latter and the spline shaft 14.
Am Gehäuse 111 der Einspritzeinheit 110 sind der Zylinder 128 einer Kolben- Zylinder-Einheit 130 und der Zylinder 129 einer Kolben-Zylinder-Einheit 131 befestigt. Die Kolben-Zylinder-Einheit 130 fluchtet mit ihrer Achse mit der Achse der Schnecke 10, der Keilwelle 14 und der Gewindespindel 114 und besitzt einen Differenzkolben 132 mit einer Kolbenstange 133, die an ihrem freien Ende eine Scheibe 134 mit einem die Scheibe 115 der Gewindespindel 114 axial überragenden Kragen aufweist. Die Scheiben 115 und 134 sind Teile des Wälzlagers 116, das die Verdrehbarkeit der Gewindespindel 114 relativ zur Kolbenstange 133 gewährleistet und das zwischen der Kolbenstange 130 und der Gewindespindel 114 Axialkräfte nach beiden Richtungen übertragen kann. Der Differenzkolben 132 teilt das Innere des Zylinders 128 in einen kolbenstangenseitigen, ringförmigen Zylinderraum 135 und in einen kolbenstangenabseitigen, kreiszylindrischen Zylinderraum 136 auf.The cylinder 128 of a piston-cylinder unit 130 and the cylinder 129 of a piston-cylinder unit 131 are fastened to the housing 111 of the injection unit 110. The piston-cylinder unit 130 is aligned with its axis with the axis of the worm 10, the spline 14 and the threaded spindle 114 and has a differential piston 132 with a piston rod 133, which has a disk 134 at its free end with a disk 115 of the threaded spindle 114 axially projecting collar. The disks 115 and 134 are parts of the roller bearing 116, which ensures the rotatability of the threaded spindle 114 relative to the piston rod 133 and which can transmit axial forces between the piston rod 130 and the threaded spindle 114 in both directions. The differential piston 132 divides the interior of the cylinder 128 into an annular cylinder space 135 on the piston rod side and into a circular cylindrical cylinder space 136 away from the piston rod.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 131 besitzt einen Gleichgangkolben 137, der beidseits mit gleich dicken Kolbenstangen 138 versehen ist und somit das Innere des Zylinders 129 in zwei im Querschnitt gleiche, ringförmige Zylinderräume 139 und 140 aufteilt. Die beiden Kolbenstangen 138 sind in nicht näher dargestellter Weise am Maschinengestell 146 befestigt. Der Kolben 137 bleibt also bezüglich des Maschinengestells 146 in Ruhe.The piston-cylinder unit 131 has a synchronous piston 137, which is provided on both sides with piston rods 138 of the same thickness, and thus the inside of the cylinder 129 in two annular cylinder spaces 139 and 140 that have the same cross section divides. The two piston rods 138 are fastened to the machine frame 146 in a manner not shown. The piston 137 thus remains at rest with respect to the machine frame 146.
Antriebsquelle für die geradlinige Bewegung der Einspritzeinheit zum Anlegen der Düse 112 an die Form und zum Wegfahren der Düse von der Form sowie zusammen mit dem Elektromotor 71 für die axiale Bewegung des Einspritzmechanismus ist ein zweiter rotierender Elektromotor 75, der unterhalb der Einspritzeinheit 110 in nicht näher dargestellter Weise am Maschinengestell 146 so befestigt ist, daß seine Achse parallel zur Achse des Einspritzmechanismus und damit parallel zur Richtung der geradlinigen Bewegungen der Einspritzeinheit und des Einspritzmechanismus verläuft. Auf der Motorwelle 147 sitzt verdrehsicher ein Ritzel 148, das über einen Zahnriemen 149 mit einer axial ortsfest am Maschinengestell 146 gelagerten und außen verzahnten Spindelmutter 150 gekoppelt ist. Die Spin- delmutter 150 ist innen mit einem Kugelrollgewinde versehen. Durch sie geht eine Gewindespindel 151 hindurch, die mit einem als Kugelrollgewinde ausgebildeten Außengewinde versehen ist. Kugeln 152 greifen in das Innengewinde der Spindelmutter 150 und in das Außengewinde der Gewindespindel 151 ein, so daß diese beiden Teile über ein Schraubgelenk miteinander verbunden sind. Die Gewin- despindel 151 ist in nicht näher dargestellter Weise geradlinig geführt, kann sich also nicht drehen, so daß sie sich bei Drehung der Spindelmutter 150 je nach Drehrichtung geradlinig in die eine oder in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Der Elektromotor 75 kann nach zwei Richtungen drehen. An jedem Ende trägt die Gewindespindel 151 eine Scheibe 153 bzw. 154, die das Eingangselement einer elektromagnetisch betätigbaren Schaltkupplung 155 bzw. 156 darstellt.The drive source for the linear movement of the injection unit for applying the nozzle 112 to the mold and for moving the nozzle away from the mold, as well as together with the electric motor 71 for the axial movement of the injection mechanism, is a second rotating electric motor 75, which is not closer below the injection unit 110 in FIG is attached to the machine frame 146 in such a way that its axis runs parallel to the axis of the injection mechanism and thus parallel to the direction of the linear movements of the injection unit and the injection mechanism. On the motor shaft 147, a pinion 148 is secured against rotation, which is coupled via a toothed belt 149 to an externally toothed spindle nut 150 which is axially fixed on the machine frame 146. The spindle nut 150 is provided with a ball screw thread on the inside. A threaded spindle 151 passes through it and is provided with an external thread designed as a ball screw thread. Balls 152 engage in the internal thread of the spindle nut 150 and in the external thread of the threaded spindle 151, so that these two parts are connected to one another via a screw joint. The threaded spindle 151 is guided in a straight line in a manner not shown in detail, so it cannot rotate, so that when the spindle nut 150 rotates, it moves straight in one direction or in the opposite direction depending on the direction of rotation. The electric motor 75 can rotate in two directions. At each end, the threaded spindle 151 carries a disk 153 or 154, which represents the input element of an electromagnetically actuated clutch 155 or 156.
Vor jeder Eingangskupplungsscheibe 153, 154 ist in Flucht zu der Gewindespindel 151 eine Kolben-Zylinder-Einheit 160 bzw. 180 angeordnet. Die Kolben-Zylinder- Einheit 160 hat in einem Zylindergehäuse 161 einen Differenzkolben 162 mit einer Kolbenstange 163, die in Richtung auf die Gewindespindel 151 zu aus dem Zylindergehäuse 161 herausragt. An ihrem äußeren Ende trägt die Kolbenstange 163 eine Scheibe 164, die das Ausgangselement der Schaltkupplung 155 darstellt und in sich eine elektrische Spule 165 aufnimmt und zusammen mit der Scheibe 153 an der Gewindespindel 151 die elektromagnetisch betätigbare Schaltkupplung 155 bildet. Der Differenzkolben 162 teilt das Innere des Zylindergehäuses 161 in einen kolbenstangenseitigen, ringförmigen Zylinderraum 166 und in einen kolben- stangenabseitigen, kreiszylindrischen Zylinderraum 167 auf. Der Zylinderraum 166 ist über eine hydraulische Leitung 168 dauernd mit dem Zylinderraum 135 der Kolben-Zylinder-Einheit 130 fluidisch verbunden. Vom Zylinderraum 167 führt eine hydraulische Leitung 169 zum Zylinderraum 136 der Kolben-Zylinder-Einheit 130. In dieser Leitung 169 befindet sich ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege- Sitzventil 175, dessen Ruhestellung die Sperrstellung ist, in der es den Zylinderraum 136 leckagefrei zum Zylinderraum 167 absperrt, und das durch den Elektromagneten 186 in eine Durchgangsstellung gebracht werden kann. Die an den Zylinderraum 167 angrenzende Wirkfläche 170 des Hydraulikkolbens 162 ist wesentlich kleiner als die an den Zylinderraum 136 angrenzende Wirkfläche 171 des Hydraulikkolbens 132. Die Querschnitte der Kolbenstangen 133 und 163 sind derart aufeinander abgestimmt, daß das Verhältnis der gegenüberliegenden Wirkflächen der Hydraulikkolben 162 und 132 gleich dem Verhältnis der Wirkflächen 171 und 170 zueinander ist. Das gleiche Verhältnis, das zwischen den Querschnitten der Zylinderräume 167 und 136 besteht, haben dann auch die Querschnitte der Kolbenstangen 163 und 133 zueinander. Wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 7 wird zwischen den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 160 und 130 die Kraft übersetzt. Bei einer Kraftübersetzung zwischen den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 130 und 160 kann ein hoher Einspritzdruck aufgebracht werden, ohne daß der Gewindetrieb 150, 151 und der Zahnriemen 149 zu sehr belastet werden. Auch kann ein kleiner Elektromotor 75 verwendet werden.A piston-cylinder unit 160 or 180 is arranged in front of each input clutch plate 153, 154 in alignment with the threaded spindle 151. In a cylinder housing 161, the piston-cylinder unit 160 has a differential piston 162 with a piston rod 163, which projects out of the cylinder housing 161 in the direction of the threaded spindle 151. At its outer end, the piston rod 163 carries a disc 164, which represents the output element of the clutch 155 and accommodates an electrical coil 165 and, together with the disk 153 on the threaded spindle 151, forms the electromagnetically actuated clutch 155. The differential piston 162 divides the interior of the cylinder housing 161 into an annular cylinder space 166 on the piston rod side and into a circular cylindrical cylinder space 167 away from the piston rod. The cylinder space 166 is permanently fluidly connected to the cylinder space 135 of the piston-cylinder unit 130 via a hydraulic line 168. A hydraulic line 169 leads from the cylinder space 167 to the cylinder space 136 of the piston-cylinder unit 130. In this line 169 there is an electromagnetically actuatable 2/2-way seat valve 175, the rest position of which is the blocking position, in which it free the cylinder space 136 from leakage to the cylinder chamber 167, and which can be brought into a through position by the electromagnet 186. The effective area 170 of the hydraulic piston 162 adjoining the cylinder space 167 is substantially smaller than the effective area 171 of the hydraulic piston 132 adjoining the cylinder space 136. The cross sections of the piston rods 133 and 163 are matched to one another in such a way that the ratio of the opposing effective areas of the hydraulic pistons 162 and 132 is equal to the ratio of the effective areas 171 and 170 to one another. The cross sections of the piston rods 163 and 133 then have the same relationship between the cross sections of the cylinder spaces 167 and 136. As in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 7, the force is translated between the two piston-cylinder units 160 and 130. In the case of a force transmission between the two piston-cylinder units 130 and 160, a high injection pressure can be applied without the screw drive 150, 151 and the toothed belt 149 being stressed too much. A small electric motor 75 can also be used.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 180 vor der anderen Stirnseite der Gewindespindel 151 hat einen sich in einem Zylindergehäuse 181 befindlichen Gleichgangkolben 182, der beidseits jeweils eine Kolbenstange 183 aufweist. Die beiden Kolben- stangen haben gleichen Querschnitt und treten aus dem Zylindergehäuse 181 an gegenüberliegenden Stirnseiten aus. Die zur Gewindespindel 151 hin gerichtete Kolbenstange 183 trägt an ihrem Ende eine Scheibe 184, die in sich eine Spule 185 aufnimmt und die als Ausgangselement zusammen mit der Kupplungsscheibe 154 an der Gewindespindel 151 die zweite Schaltkupplung 156 bildet. Der Gleichgangkolben 182 teilt das Innere des Zylindergehäuses 181 in zwei im Querschnitt übereinstimmende Zylinderräume 186 und 187 auf. Der Zylinderraum 186 ist über eine hydraulische Leitung 188 dauernd mit dem Zylinderraum 140 der Kolben- Zylinder-Einheit 131 fluidisch verbunden. Vom Zylinderraum 187 der Kolben- Zylinder-Einheit 180 führt eine Leitung 189 zum Zylinderraum 139 der Kolben- Zylinder-Einheit 131. In dieser Leitung 189 befindet sich ein 2/2-Wege-Sitzventil 195, das in Ruhe seine Durchgangsstellung einnimmt und durch den Elektroma- gneten 196 in eine Sperrstellung gebracht werden kann, in der der Zylinderraum 139 zum Zylinderraum 187 abgesperrt ist.The piston-cylinder unit 180 in front of the other end face of the threaded spindle 151 has a synchronous piston 182 located in a cylinder housing 181, which has a piston rod 183 on both sides. The two piston rods have the same cross-section and emerge from the cylinder housing 181 on opposite end faces. The piston rod 183 directed towards the threaded spindle 151 carries at its end a disc 184 which has a coil in it 185 receives and forms the second clutch 156 as the output element together with the clutch disc 154 on the threaded spindle 151. The synchronous piston 182 divides the interior of the cylinder housing 181 into two cylinder spaces 186 and 187 which have a cross section. The cylinder chamber 186 is permanently fluidly connected to the cylinder chamber 140 of the piston-cylinder unit 131 via a hydraulic line 188. A line 189 leads from the cylinder space 187 of the piston-cylinder unit 180 to the cylinder space 139 of the piston-cylinder unit 131. In this line 189 there is a 2/2-way seat valve 195, which assumes its open position at rest and through which Electromagnets 196 can be brought into a blocking position in which the cylinder space 139 is blocked off from the cylinder space 187.
Gemäß Figur 9 sind die Querschnitte der Zylinderräume 186 und 187 der Kolben- Zylinder-Einheit 180 größer als die Querschnitte der Zylinderräume 139 und 140 der Kolben-Zylinder-Einheit 131. Dies bedeutet, daß man eine Kraftuntersetzung und eine Wegübersetzung zwischen den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten hat. Es genügt somit ein relativ kleiner Weg des Hydraulikkolbens 182 und damit der Gewindespindel 151 , um die Einspritzdüse von ihrer Ruhestellung in Anlage an die Form und wieder zurück zu bringen. ,According to FIG. 9, the cross sections of the cylinder spaces 186 and 187 of the piston-cylinder unit 180 are larger than the cross sections of the cylinder spaces 139 and 140 of the piston-cylinder unit 131. This means that a reduction in force and a translation of the displacement between the two piston Has cylinder units. A relatively small path of the hydraulic piston 182 and thus of the threaded spindle 151 is therefore sufficient to bring the injection nozzle into contact with the mold from its rest position and back again. .
In Figur 9 sei die Einspritzeinheit 110 in einem Zustand gezeigt, in den sich die Einspritzdüse 112 in einem Abstand von der Einspritzform befindet. Nach dem Plastifizieren einer entsprechenden Menge an Kunststoffmaterial befinden sich die Schnecke 10 und der gesamte Einspritzmechanismus sowie der Hydraulikkolben 132 mit der Kolbenstange 133 in einer zurückgezogenen Position. In der Teilfigur 10a sind schematisch die entsprechenden Positionen der Gewindespindel 151 sowie der Eingangskupplungsscheiben 153, 154 und der Ausgangskupplungsscheiben 164 und 184 der beiden Schaltkupplungen 155 und 156 gezeigt. Diese stimmen mit den Positionen aus Figur 9 überein.FIG. 9 shows the injection unit 110 in a state in which the injection nozzle 112 is at a distance from the injection mold. After plasticizing an appropriate amount of plastic material, the screw 10 and the entire injection mechanism and the hydraulic piston 132 with the piston rod 133 are in a retracted position. The corresponding positions of the threaded spindle 151 and the input clutch plates 153, 154 and the output clutch plates 164 and 184 of the two clutches 155 and 156 are shown schematically in the partial figure 10a. These correspond to the positions from FIG. 9.
Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form muß nun zunächst die Düse 112 an die Form herangefahren werden. Dazu wird der Elektromotor 75 in eine Drehrich- tung angesteuert, daß sich die Gewindespindel 151 in der Ansicht nach den Figuren 9 und 10 nach links auf die Kupplungsscheibe 164 der Kupplung 155 zu bewegt. Die Schaltkupplung 156 ist betätigt, so daß die beiden Kupplungsscheiben 154 und 184 der Schaltkupplung 156 aneinander haften, der Hydraulikkolben 182 der Kolben-Zylinder-Einheit 180 also der Gewindespindel 151 folgt. Es wird Druckmittel aus dem Zylinderraum 187 über die Leitung 189 und das offene Sperrventil 195 in den Zylinderraum 139 der Kolben-Zylinder-Einheit 131 verdrängt. Dadurch bewegt sich die gesamte Einspritzeinheit 110 nach links. Nach dem zum Anlegen der Düse 112 an die Form notwendigen Weg der Gewinde- spindel 151 hat, wie in Figur 10b gezeigt, die Kupplungsscheibe 153 die Kupplungsscheibe 164 der anderen Schaltkupplung 155 erreicht. Nun wird zunächst das Sperrventil 195 in seine Sperrstellung gebracht und dann die Kupplung 156 unwirksam geschaltet. Aus dem Zylinderraum 139 der Kolben-Zylinder-Einheit 131 kann kein Druckmittel abfließen, so daß die Einspritzeinheit mit der Einspritzdüse 112 an der Form verbleibt. Der Elektromotor 75 dreht weiter in dieselbe Richtung, so daß sich die Gewindespindel 151 weiter nach links bewegt und im folgenden über die Kupplungsscheiben 153 und 164 die Kolbenstange 163 und den Hydraulikkolben 162 nach links verschiebt. Dadurch wird Druckmittel aus dem Zylinderraum 167 der Kolben-Zylinder-Einheit 160 über die Leitung 169 und das aufge- machte Wegeventil 175 in den Zylinderraum 136 der Kolben-Zylinder-Einheit 130 verdrängt. Der Hydraulikkolben 132 verschiebt den Einspritzmechanismus 113 . nach links, so daß Kunststoffmaterial in die Form eingespritzt wird. Die Positionen der Gewindespindel 151 und der verschiedenen Kupplungsscheiben am Ende des Einspritzvorgangs sind in der Teilfigur 10c gezeigt. Während die Gewindespindel 151 über die Kupplungsscheibe 153 die Kupplungsscheibe 164 vor sich herschiebt, kann die Kupplung 155 auch wirksam geschaltet sein. Dann ist es möglich, die zu bewegende Komponente der Kunststoffspritzgießmaschine von der Antriebsquelle her auch abzubremsen.To inject plastic into the mold, the nozzle 112 must first be moved to the mold. For this purpose, the electric motor 75 is turned into a device controlled that the threaded spindle 151 moves in the view according to Figures 9 and 10 to the left to the clutch disc 164 of the clutch 155. The clutch 156 is actuated so that the two clutch plates 154 and 184 of the clutch 156 adhere to each other, so that the hydraulic piston 182 of the piston-cylinder unit 180 follows the threaded spindle 151. Pressure medium is displaced from the cylinder space 187 via the line 189 and the open shut-off valve 195 into the cylinder space 139 of the piston-cylinder unit 131. As a result, the entire injection unit 110 moves to the left. After the path of the threaded spindle 151 required to place the nozzle 112 on the mold, as shown in FIG. 10b, the clutch disc 153 has reached the clutch disc 164 of the other clutch 155. Now the shut-off valve 195 is first brought into its locked position and then the clutch 156 is deactivated. No pressure medium can flow out of the cylinder space 139 of the piston-cylinder unit 131, so that the injection unit with the injection nozzle 112 remains on the mold. The electric motor 75 continues to rotate in the same direction, so that the threaded spindle 151 moves further to the left and subsequently moves the piston rod 163 and the hydraulic piston 162 to the left via the clutch disks 153 and 164. As a result, pressure medium is displaced from the cylinder space 167 of the piston-cylinder unit 160 via the line 169 and the opened directional valve 175 into the cylinder space 136 of the piston-cylinder unit 130. The hydraulic piston 132 displaces the injection mechanism 113. to the left so that plastic material is injected into the mold. The positions of the threaded spindle 151 and the various clutch disks at the end of the injection process are shown in sub-figure 10c. While the threaded spindle 151 pushes the clutch disk 164 in front of it via the clutch disk 153, the clutch 155 can also be activated. Then it is also possible to brake the component of the plastic injection molding machine to be moved from the drive source.
Am Ende der Einspritzbewegung wird das Ventil 175 in seine Sperrstellung gebracht, so daß der Einspritzmechanismus 113 in seiner vordersten Position verbleibt. Der Elektromotor 75 wird in die umgekehrte Drehrichtung angesteuert und dadurch die Gewindespindel 151 nach rechts verfahren. Die Kupplung 155 ist unwirksam. Wenn die Gewindespindel 151 den zum Einspritzen zurückgelegten Weg in die umgekehrte Richtung überfahren hat, stößt sie mit der Kupplungsscheibe 154 auf die Kupplungsscheibe 184 der Schaltkupplung 156. Kurz vorher. wird das Sperrventil 195 wieder in seine Durchgangsstellung gebracht. Nun kann der Hydraulikkolben 182 nach rechts verschoben werden, wobei Druckmittel aus dem Zylinderraum 186 in den Zylinderraum 140 und aus dem Zylinderraum 139 in den Zylinderraum 187 verdrängt wird. Die Einspritzeinheit 110 wird von der Einspritzform wegbewegt. Die Endstellung der Gewindespindel 151 und der ver- schiedenen Kupplungsscheiben ist in der Teilfigur 10d gezeigt. Dann wird das Sperrventil 195 wieder in seine Sperrstellung gebracht, so daß die Einspritzeinheit 110 in ihrer Position blockiert ist. Die Schaltkupplung 156 wird gelöst. Der Elektromotor 75 wird wieder in ersterer Drehrichtung angesteuert, so daß die Gewindespindel 151 nach links an die Kupplungsscheibe 164 der Schaltkupplung 155 heranfährt, wie dies in der Teilfigur 10e gezeigt ist.At the end of the injection movement, the valve 175 is brought into its blocking position so that the injection mechanism 113 remains in its foremost position. The electric motor 75 is driven in the reverse direction and thereby moving the threaded spindle 151 to the right. The clutch 155 is ineffective. If the threaded spindle 151 has traveled the distance covered for injection in the opposite direction, it hits the clutch disc 184 of the clutch 156 with the clutch disc 154. Shortly before. the check valve 195 is brought back into its open position. The hydraulic piston 182 can now be shifted to the right, pressure medium being displaced from the cylinder space 186 into the cylinder space 140 and from the cylinder space 139 into the cylinder space 187. The injection unit 110 is moved away from the injection mold. The end position of the threaded spindle 151 and the different clutch disks is shown in the partial figure 10d. Then the check valve 195 is brought back into its locked position so that the injection unit 110 is blocked in its position. The clutch 156 is released. The electric motor 75 is actuated again in the former direction of rotation, so that the threaded spindle 151 approaches the clutch disc 164 of the clutch 155 to the left, as shown in the partial figure 10e.
Zum Einspritzen von Kunststoff wird außer dem Elektromotor 75 auch der Elektromotor 71 angesteuert. Und zwar dreht der Elektromotor 71 in eine Richtung, daß der Freilauf 113 die Drehung der Keilwelle 14 nicht auf die Schnecke 10 überträgt. Die Bremse 119 blockiert die Spindelmutter 117 gegen Drehen, so daß sich die Gewindespindel mit einer durch die Drehzahl des Elektromotors 71 bestimmten Geschwindigkeit nach links bewegt. Dabei ist über den Gewindetrieb 114, 117 nur ein Teil der zum Verschieben notwendigen Kraft aufzubringen. Der größere Teil der Kraft wird von dem Hydrozylinder 130 ausgeübt, so daß der Ge- windetrieb nicht übermäßig belastet wird. Andererseits können wegen der größeren Steifigkeit der mechanische Kraftübertragung vom Elektromotor 71 über den Gewindetrieb 114, 117 auf die Schnecke die Sollgeschwindigkeit der Schnecke und der Einspritzdruck sehr genau eingehalten werden, indem der Elektromotor 71 in seiner Drehzahl oder in seinem Drehmoment verändert wird.In addition to the electric motor 75, the electric motor 71 is also controlled to inject plastic. Namely, the electric motor 71 rotates in a direction that the freewheel 113 does not transmit the rotation of the spline shaft 14 to the worm 10. The brake 119 blocks the spindle nut 117 against rotation, so that the threaded spindle moves to the left at a speed determined by the speed of the electric motor 71. In this case, only a part of the force required for displacement is to be applied via the screw drive 114, 117. The greater part of the force is exerted by the hydraulic cylinder 130, so that the threaded drive is not excessively loaded. On the other hand, because of the greater rigidity of the mechanical power transmission from the electric motor 71 via the screw drive 114, 117 to the screw, the desired speed of the screw and the injection pressure can be kept very precisely by changing the speed or torque of the electric motor 71.
Zum Plastifizieren von Kunststoff wird der Elektromotor 71 so angesteuert, daß er die Keilwelle in eine Richtung dreht, in der der Freilauf 113 die Drehung auf die Schnecke 10 überträgt. Der Einspritzmechanismus mitsamt Schnecke 10 wird in eine solche Richtung gedreht, daß Kunststoffmaterial vor die Schnecke gefördert wird. Dort baut sich ein gewisser Druck auf, der den Einspritzmechanismus mitsamt dem Hydraulikkolben 132 nach hinten im Sinne einer Verkleinerung des Zy- linderraums 136 der Kolben-Zylinder-Einheit 130 verschieben will. Bei in Durchgangsstellung befindlichem Sperrventil 175 kann nun durch die von dem Elektromotor 75 gesteuerte Geschwindigkeit, mit der sich die Gewindespindel 151 nach rechts bewegt und dadurch ein Verdrängen von Druckmittel aus dem Zylinderraum 136 der Kolben-Zylinder-Einheit 130 über das Ventil 175 und die Leitung 169 in den Zylinderraum 167 der Kolben-Zylinder-Einheit 160 zuläßt, ein bestimmter Staudruck eingestellt oder ein bestimmtes Staudruckprofil abgefahren werden. Ein bestimmter Zustand der Gewindespindel 151 und der Kupplungsscheiben der Kupplungen 155 und 156 während des Plastifiziervorganges ist in der Teilfigur 10f gezeigt. Am Ende des Plastifiziervorganges hat die Kupplungs- scheibe 164 wieder die in der Teilfigur 10a gezeigte Position erreicht. Die Spindelmutter 117 kann sich während des Plastifizierens unter axialer Abstützung über das Axiallager 118 frei drehen und behindert nicht die Bewegung der Gewindespindel 114 und damit des Einspritzmechanismύs nach hinten. To plasticize plastic, the electric motor 71 is controlled so that it rotates the spline shaft in a direction in which the freewheel 113 rotates on the Worm 10 transmits. The injection mechanism together with the screw 10 is rotated in such a direction that plastic material is conveyed in front of the screw. A certain pressure builds up there, which wants to move the injection mechanism together with the hydraulic piston 132 backwards in the sense of a reduction in the size of the cylinder space 136 of the piston-cylinder unit 130. With the shut-off valve 175 in the through position, the speed controlled by the electric motor 75 at which the threaded spindle 151 moves to the right and thus displacing pressure medium from the cylinder space 136 of the piston-cylinder unit 130 via the valve 175 and the line can now be achieved 169 in the cylinder space 167 of the piston-cylinder unit 160, a specific dynamic pressure can be set or a specific dynamic pressure profile can be traversed. A specific state of the threaded spindle 151 and the clutch disks of the couplings 155 and 156 during the plasticizing process is shown in the partial figure 10f. At the end of the plasticizing process, the clutch disc 164 has again reached the position shown in the partial figure 10a. The spindle nut 117 can rotate freely during the plasticizing with axial support via the axial bearing 118 and does not hinder the movement of the threaded spindle 114 and thus of the injection mechanism to the rear.

Claims

Patentansprücheclaims
1. Einspritzaggregat für eine Kunststoffspritzgießmaschine mit einer Schnecke (10), die zum Plastifizieren von Kunststoff über ein Antriebsteil (14) drehend antreibbar ist, und mit einem Elektromotor (30, 75), der einen gestellfest angeordneten Teil (31) und ein demgegenüber geradlinig bewegbares Ausgangsteil (32, 77) aufweist, über das zum Einspritzen von Kunststoff in eine Form die Schnecke (10) axial verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (14) im Kraftfluß zwischen dem Elektromotor (30, 75) und der Schnecke (10) liegt, so daß ein Drehmoment zum Drehen der Schnecke (10), von der Schnecke (10) aus betrachtet, vor dem Elektromotor (30, 75) in das Antriebsteil (14) eingeleitet wird, und daß zwischen dem Ausgangsteil (32, 77) des Elektromotors (30, 75) und dem Antriebsteil (14) eine Einrichtung (40) zur Kraftübersetzung angeordnet ist.1. Injection unit for a plastic injection molding machine with a screw (10) which can be driven in rotation for plasticizing plastic via a drive part (14), and with an electric motor (30, 75) which has a part (31) fixed to the frame and a straight line Movable output part (32, 77), via which the screw (10) can be moved axially for injecting plastic into a mold, characterized in that the drive part (14) in the power flow between the electric motor (30, 75) and the screw ( 10), so that a torque for rotating the screw (10), viewed from the screw (10), is introduced into the drive part (14) in front of the electric motor (30, 75), and that between the output part (32, 77) of the electric motor (30, 75) and the drive part (14) a device (40) for power transmission is arranged.
2. Einspritzaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (14) von einem ersten Elektromotor (20, 71) drehend antreibbar ist und die Schnecke (14 vom zweiten Elektromotor (30, 75) axial verfahrbar ist und daß ein vom ersten Elektromotor (20, 71) erzeugtes Drehmoment, von der2. Injection unit according to claim 1, characterized in that the drive part (14) of a first electric motor (20, 71) can be driven in rotation and the screw (14 by the second electric motor (30, 75) is axially movable and that one of the first electric motor (20, 71) generated torque from which
Schnecke (10) aus betrachtet, vor dem zweiten Elektromotor (30, 75) in das Antriebsteil (14) eingeleitet wird.Auger (10) viewed from before the second electric motor (30, 75) is introduced into the drive part (14).
3. Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Elektromotor (30) ein elektrischer Linearmotor ist.3. Injection unit according to claim 1 or 2, characterized in that the second electric motor (30) is an electric linear motor.
4. Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (75) zum Verfahren der Schnecke (14) ein elektrischer Rotationsmotor ist und daß die Drehbewegung eines rotierenden Teils (76) des elektri- sehen Rotationsmotors (75) über einen Gewindetrieb in eine geradlinige Bewegung des Ausgangsteils (77) umsetzbar ist. 4. Injection unit according to claim 1 or 2, characterized in that the electric motor (75) for moving the screw (14) is an electric rotary motor and that the rotary movement of a rotating part (76) of the electric rotary motor (75) via a screw drive can be converted into a linear movement of the output part (77).
5. Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (75) zum Verfahren der Schnecke (14) ein elektrischer Rotationsmotor ist und daß die Drehbewegung eines rotierenden Teils (76) des elektrischen Rotationsmotors (75) über einen Zahnstangentrieb in eine geradlinige Be- wegung des Ausgangsteils (77) umsetzbar ist.5. Injection unit according to claim 1 or 2, characterized in that the electric motor (75) for moving the screw (14) is an electric rotary motor and that the rotary movement of a rotating part (76) of the electric rotary motor (75) via a rack and pinion drive in a rectilinear movement of the output part (77) can be implemented.
6. Einspritzaggregat nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (33) des Elektromotors (30, 75) zum Verfahren der Schnecke (14) von der Achse (23) der Schnecke (10) und des Antriebsteils (14) einen Abstand hat und daß der Elektromotor (30, 75) seitlich neben Schnecke (10) und Antriebsteil (14) angeordnet ist.6. Injection unit according to a preceding claim, characterized in that the axis (33) of the electric motor (30, 75) for moving the screw (14) from the axis (23) of the screw (10) and the drive part (14) a distance and that the electric motor (30, 75) is arranged laterally next to the screw (10) and drive part (14).
7. Einspritzaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsteil (32, 77) des Elektromotors (30, 75) und das Antriebsteil (14) jeweils in entgegengesetzte Richtungen axial bewegt werden und eine axiale Bewegung des Ausgangsteils (32, 77) durch die Einrichtung (40) zur Kraftübersetzung in die entgegengesetzte axiale Bewegung des Antriebsteils (14) umgesetzt wird.7. Injection unit according to claim 6, characterized in that the output part (32, 77) of the electric motor (30, 75) and the drive part (14) are each moved axially in opposite directions and an axial movement of the output part (32, 77) by the device (40) for power transmission is converted into the opposite axial movement of the drive part (14).
8. Einspritzaggregat nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, daß zwischen dem Antriebsteil (14) und einem Ausgangsteil (48) der Einrichtung (40) zur Kraftübersetzung ein Axialwälzlager (53) angeordnet ist.8. Injection unit according to one of the preceding claims, characterized in that an axial roller bearing (53) is arranged between the drive part (14) and an output part (48) of the device (40) for power transmission.
9. Einspritzaggregat nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zur Kraftübersetzung einen um eine Dreh- achse (88) schwenkbaren Hebel (85) umfaßt und daß die Kraftein leitung zwischen dem Ausgangsteil (32) des Elektromotors (30) und dem Hebel (85) in einem wesentlichen größeren Abstand von der Drehachse (88) erfolgt als die Krafteinleitung zwischen Hebel (85) und Antriebselement (14).9. Injection unit according to one of the preceding claims, characterized in that the device (40) for power transmission comprises a lever (85) which can be pivoted about an axis of rotation (88) and that the force transmission between the output part (32) of the electric motor (30) and the lever (85) at a substantially greater distance from the axis of rotation (88) than the introduction of force between the lever (85) and the drive element (14).
10. Einspritzaggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der10. Injection unit according to claim 9, characterized in that the
Hebel (85) ein zweiarmiger Hebel ist, an dem sich die Stellen der Krafteinleitung in etwa diametral gegenüberliegen. Lever (85) is a two-armed lever on which the points of force application are approximately diametrically opposed.
11. Einspritzaggregat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hebel (85) und dem Antriebsteil (14) und zwischen dem Hebel (85) und dem Ausgangsteil (32) des Elektromotors (30) jeweils ein kippbares Zwi- schenteil (89) angeordnet ist.11. Injection unit according to claim 9 or 10, characterized in that between the lever (85) and the drive part (14) and between the lever (85) and the output part (32) of the electric motor (30) each have a tiltable intermediate part ( 89) is arranged.
12. Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zur Kraftübersetzung eine hydraulische Einrichtung ist, die zwei bewegliche Kolben, nämlich einen Eingangskolben (45, 46) und einen Ausgangskolben (48, 49), aufweist, von denen jeder einen mit einer Druckflüssigkeit gefüllten Druckraum (42, 43) abschließt und die sich in der Größe ihrer den jeweiligen Druckraum (42, 43) begrenzenden Wirkflächen (55, 56) voneinander unterscheiden, daß die beiden Druckräume (42, 43) fluidisch miteinander verbunden sind und daß der die kleinere Wirkfläche (55) aufweisende Ein- gangskolben (45, 46), der zum Einspritzen von Kunststoff und zum entsprechenden Verfahren der Schnecke (10) im Sinne einer Verkleinerung des an ihn angrenzenden Druckraums (42) bewegt wird, mit dem Ausgangsteil (32, 77) des Elektromotors (30, 75) und der die größere Wirkfläche (56) aufweisende Ausgangskolben (48, 49) mit dem Antriebsteil (14) gekoppelt ist.12. Injection unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device (40) for power transmission is a hydraulic device which has two movable pistons, namely an input piston (45, 46) and an output piston (48, 49) , each of which closes a pressure chamber (42, 43) filled with a pressure fluid and which differ from one another in the size of their effective surfaces (55, 56) delimiting the respective pressure chamber (42, 43), that the two pressure chambers (42, 43) are fluidly connected to one another and that the input piston (45, 46), which has the smaller active surface (55), moves to inject plastic and to move the screw (10) accordingly in order to reduce the pressure space (42) adjacent to it is coupled to the output part (32, 77) of the electric motor (30, 75) and the output piston (48, 49) having the larger active surface (56) to the drive part (14).
13. Einspritzaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskolben (46) und der Ausgangskolben (49) jeweils als Differenzkolben ausgebildet sind und auf der dem ersten Druckraum (42, 43) abgelegenen Seite mit einer ringförmigen, zweiten Wirkfläche jeweils einen zweiten Druckraum (57, 58) begrenzen und daß die beiden zweiten Druckräume (57, 58) fluidisch miteinander verbunden sind.13. Injection unit according to claim 12, characterized in that the input piston (46) and the output piston (49) are each designed as differential pistons and on the side remote from the first pressure chamber (42, 43) with an annular, second active surface each have a second pressure chamber (57, 58) limit and that the two second pressure chambers (57, 58) are fluidly connected to one another.
14. Einspritzaggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Größenverhältnis, zwischen den zweiten Wirkflächen dasselbe wie das Größen- Verhältnis zwischen den ersten Wirkflächen (55, 56) von Eingangskolben (46) und Ausgangskolben (49) ist. 14. Injection unit according to claim 13, characterized in that the size ratio between the second active surfaces is the same as the size ratio between the first active surfaces (55, 56) of the input piston (46) and the output piston (49).
15. Einspritzaggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskolben (49) als Differenzkolben ausgebildet ist, der auf der dem ersten Druckraum (43) abgelegenen Seite mit einer ringförmigen, zweiten Wirkfläche einen zweiten Druckraum (58) begrenzt, daß dieser zweite Druckraum (58) fluidisch mit einem dritten Druckraum (65) verbunden ist, daß ein weiterer Elektromotor (70) vorhanden ist und daß von diesem ein in den dritten Druckraum (65) eintauchender Kolben (66) verfahrbar ist.15. Injection unit according to claim 13, characterized in that the output piston (49) is designed as a differential piston which delimits a second pressure chamber (58) on the side remote from the first pressure chamber (43) with an annular, second active surface, that this second pressure chamber (58) is fluidly connected to a third pressure chamber (65), that there is a further electric motor (70) and that a piston (66) immersing in the third pressure chamber (65) can be moved by the latter.
17. Einspritzaggregat nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Antriebsteil (14) über ein Schubgelenk mit einem axial ortsfesten Teil (21) des ersten Elektromotors (20) oder mit einem rotierend antreibbaren und axial ortsfesten Teil (73, 79) gekoppelt ist.17. Injection unit according to one of the preceding claims, characterized in that the drive part (14) via a thrust joint with an axially stationary part (21) of the first electric motor (20) or with a rotationally drivable and axially stationary part (73, 79) is coupled.
18. Einspritzaggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektromotor (20) eine rotierende Hohlwelle (21) aufweist, durch die sich das18. Injection unit according to claim 17, characterized in that the first electric motor (20) has a rotating hollow shaft (21) through which the
Antriebsteil (14) erstreckt und mit der das Antriebsteil (14) über eine Keilverzahnung (15, 22) gekoppelt ist.Drive part (14) extends and with which the drive part (14) is coupled via a spline (15, 22).
19. Einspritzaggregat nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, daß der erste Elektromotor (71) seitlich des Antriebsteils (14) angeordnet ist und daß das Antriebsteil (14) vom ersten Elektromotor (71) über ein Getriebe 872, 73; 78, 79, 80) rotierend antreibbar ist.19. Injection unit according to one of the preceding claims, characterized in that the first electric motor (71) is arranged on the side of the drive part (14) and that the drive part (14) from the first electric motor (71) via a transmission 872, 73; 78, 79, 80) can be driven in rotation.
20. Einspritzaggregat nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Elektromotor (75) zum Verfahren der Schnecke (14) ein elektrischer Rotationsmotor ist und daß von diesem Elektromotor (75) die Schnecke (14) über eine erste schaltbare Kupplung axial verfahrbar und über eine zweite schaltbare Kupplung drehend antreibbar ist.20. Injection unit according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (75) for moving the screw (14) is an electric rotary motor and that the screw (14) can be moved axially by this electric motor (75) via a first switchable clutch and can be driven in rotation via a second switchable clutch.
21. Einspritzaggregat nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (14) über ein Riemengetriebe drehend antreibbar ist. 21. Injection unit according to claim 19 or 20, characterized in that the worm (14) can be driven in rotation via a belt transmission.
22. Einspritzaggregat nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Kupplung ein gemeinsames vom Elektromotor (75) antreibbares Eingangselement haben.22. Injection unit according to claim 20 or 21, characterized in that the first and the second clutch have a common input element which can be driven by the electric motor (75).
23. Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei gelöster erster Kupplung ein Staudruck im plastifizierten Kunststoffmaterial durch eine definierte Betätigung einer Bremse oder durch definierte Ansteuerung eines elektrischen Staudruckmotors eingestellt wird.23. Injection unit according to one of claims 20 to 22, characterized in that when the first clutch is released, a dynamic pressure in the plasticized plastic material is set by a defined actuation of a brake or by a defined control of an electric dynamic pressure motor.
24. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewindetrieb (101 , 102) mit zwei miteinander in Eingriff stehenden Triebelementen (101 , 102) vorhanden ist, von denen das eine Triebelement (101) vom ersten Elektromotor (24) drehend antreibbar ist und von denen ein Triebelement (101) zwischen der Einrichtung (40) zur Kraftübersetzung und der Schnecke (14) angeordnet ist. 24. Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that a screw drive (101, 102) with two mutually engaging drive elements (101, 102) is provided, of which the one drive element (101) can be driven in rotation by the first electric motor (24) and of which a drive element (101) is arranged between the device (40) for power transmission and the worm (14).
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