AT411237B - Kunststoffspritzgiessmaschine mit einem plastifizierzylinder und mit einem auswerfer - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Kunststoffspritzgiessmaschine, die gemäss dem Oberbegriff des Pa- tentanspruchs 1 einen an eine Formeinheit heran und von der Formeinheit weg bewegbaren Plasti- fizierzylinder und eine einen Elektromotor umfassende Antriebsvorrichtung für einen Auswerfer aufweist. 



   Eine Kunststoffspritzgiessmaschine mit einer einen Elektromotor umfassenden Antriebsvorrich- tung für einen Auswerfer ist aus der DE 198 48 681 A1 bekannt. Nach dieser Druckschrift ist der Elektromotor ein Asynchronmotor, der über einen Frequenzumrichter angesteuert wird, um den Auswerfer in der notwendigen Weise präzise zu bewegen. Ein Asynchronmotor ist relativ preiswert. 



  Allerdings ist der Preis für Frequenzumrichter heutzutage noch hoch, so dass die   Antriebsvornch-   tung für den Auswerfer insgesamt noch einen hohen Preis hat. Wird, wie dies in der DE 198 48 681 A1 als vorbekannter Stand der Technik angeführt ist, in der Antriebsvorrichtung für den Auswerfer ein elektrischer Servomotor verwendet, so ergibt sich schon durch diesen ein hoher Preis. 



   Ausser dem Auswerfer müssen an einer Kunststoffspritzgiessmaschine viele andere Einheiten bewegt werden. Zum Schliessen und Öffnen der Form ist eine bewegliche Formaufspannplatte zu verfahren. Zum Plastifizieren von Kunststoffgranulat wird die in einem Plastifizierzylinder befindli- che Schnecke gedreht. Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form muss die Schnecke in Richtung ihrer Achse verschoben werden. Es sind auch Kunststoffspritzgiessmaschinen bekannt, bei denen der Plastifizierzylinder während eines Spritzzyklusses an die Formeinheit heran- und nach dem Einspritzen wieder von der Formeinheit weggefahren wird. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kunststoffspritzgiessmaschine mit den Merkma- len aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 besonders preisgünstig zu gestalten. 



   Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, dass der Auswerfer über eine in einer ersten Kraftkette liegende erste schaltbare Kupplung und der Plastifizierzylinder über einer in einer zweiten Kraftket- te liegende zweite schaltbare Kupplung von dem Elektromotor bewegbar ist. Bei einer solchen Kunststoffspritzgiessmaschine wird also für das Bewegen des Auswerfers und für das Bewegen des Plastifizierzylinders derselbe Elektromotor verwendet. Für diesen ist nur ein Ansteuergerät, wie zum Beispiel ein Frequenzumrichter, notwendig. Insgesamt ist somit der Aufwand für die beiden Funktionen "Formstück auswerfen" und "Plastifizierzylinder an Formeinheit anlegen" sehr gering, so dass eine erfindungsgemässe Kunststoffspritzgiessmaschine sehr preisgünstig ist.

   Von besonde- rem Vorteil ist dabei, dass eine Bewegung des Auswerfers und eine Bewegung des Plastifizierzylin- ders nicht gemeinsam auftreten und der Leistungsbedarf für die beiden Bewegungen etwa gleich gross ist. Dies bedeutet, dass ein Elektromotor verwendet werden kann, der für keine der Bewegun- gen überdimensioniert ist. Dabei können die Kupplungen zum Beispiel jeweils durch einen Elektro- magneten betätigbar sein. 



   Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemässen Kunststoffspritzgiessmaschine kann man den Unteransprüchen entnehmen. 



   Gemäss Patentanspruch 2 sind von dem Elektromotor zwei Antriebselemente geradlinig be- wegbar. Die Antriebselemente sind insbesondere Gewindespindeln, die in die als Hohlwelle aus- gebildete Motorwelle eintauchen können, so dass die Antriebsvorrichtung wenig Bauraum benötigt. 



   In besonders bevorzugter Weise ist gemäss dem Patentanspruch 3, ein Glied in der zweiten Kraftkette unabhängig vom Elektromotor aufgrund einer durch den Einspritzdruck erzeugten Kraft gegen eine Bewegung des Plastifizierzylinders von der Form weg blockierbar. Der Plastifizierzylin- der muss dann nicht vom Elektromotor gegen die vom Einspritzdruck erzeugte Kraft an der Form- einheit gehalten werden, wozu der Elektromotor während des Einspritzens angesteuert werden müsste. Vielmehr kann der Elektromotor ausgeschaltet und dadurch Energie eingespart werden. 



  Befindet sich in der zweitenKraftkette ein Gewindetrieb oder Zahnstangentrieb, so wird gemäss Patentanspruch 4 bevorzugt ein Glied blockiert, das zwischen dem Ausgangselement des Gewin- de- oder Zahnstangentriebs einschliesslich und dem Plastifizierzylinder einschliesslich liegt. Dann sind das Gewinde des Gewindetriebes und eventuell darin vorhandene Rollkörper bzw. die Ver- zahnung des Zahnstangentriebs zumindest vor länger andauernder starker Belastung geschützt. 



   Gemäss Patentanspruch 5 befindet sich in zumindest einer, vorzugsweise in beiden Kraftketten eine hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung. Diese wird gemäss Patentanspruch 6 vorteilhaft- erweise in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben. Der Vorteil einer hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung liegt hier insbesondere in der Flexibilität hinsichtlich der Anordnung 

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 der Einzelkomponenten, die leicht eine Kraftübertragung vom Elektromotor auf Auswerfer und Plastifizierzylinder ermöglicht. 



   In besonders einfacher und kostengünstiger Weise besitzt gemäss Patentanspruch 7 die hydra- ulische Kraftübertragungsvorrichtung einen doppeltwirkenden Geberzylinder mit zwei durch einen Geberkolben voneinander getrennten Zylinderräumen und einen doppeltwirkenden Nehmerzylinder mit zwei durch einen Nehmerkolben voneinander getrennten Zylinderräumen, von denen einer mit dem einen und der andere mit dem anderen Zylinderraum des Geberzylinders fluidisch verbunden ist. Bei einer solchen hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung lässt sich durch eine Ausbildung gemäss Patentanspruch 8 auf einfache Weise eine Kraftübersetzung realisieren. 



   Einfach ist bei einer Kraftkette mit einer hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung auch die Blockierung des Plastifizierzylinders. Gemäss Patentanspruch 9 ist dazu zumindest eine der beiden Leitungen zwischen der hydraulischen Nehmereinheit und der hydraulischen Gebereinheit durch ein Ventil absperrbar. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung für den Auswerfer und den Plastifizierzylinder einer erfindungsgemässen Kunststoffspritzgiessmaschine ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert. 



   Gemäss der Zeichnung gehört zu der Antriebsvorrichtung für den Auswerfer und den Plastifi- zierzylinder einer Kunststoffspritzgiessmaschine ein einziger Elektromotor 10, von dem über zwei schaltbare Kupplungen 11 und 12, zwei Gewindetriebe, die jeweils eine Gewindespindel 13 bzw. 



  14 und eine Spindelmutter 15 bzw. 16 umfassen, und zwei hydraulische Kraftübertragungsvorrich- tungen 20 und 21 der Auswerfer und der Plastifizierzylinder bewegbar sind. In der Kraftkette zwi- schen dem Elektromotor und dem Auswerfer liegen die Kupplung 11, die Spindelmutter 15, die Gewindespindel 13 und die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 20 und in der Kraftkette zwischen dem Elektromotor und dem Plastifizierzylinder die Kupplung 12, die Spindelmutter 16, die Gewindespindel 14 und die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 21. 



   Zu der hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung 20 gehört ein Geberzylinder 25 mit einem Geberkolben 17 und einem Nehmerzylinder 26 mit einem Nehmerkolben 27. Der Geberzylinder 25 liegt in der Achse 28 des Elektromotors 10, während der Nehmerzylinder 26 im Abstand und paral- lel zur Achse 28 angeordnet ist. Der Nehmerzylinder 26 kann auch auf einer beweglichen Form- aufspannplatte der Formeinheit der Kunststoffspritzgiessmaschine angeordnet sein und macht dann die Bewegungen der beweglichen Formaufspannplatte mit. Von der hydraulischen Kraftübertra- gungsvorrichtung 20 lässt sich der Abstand zwischen dem Elektromotor 10 und dem Auswerfer leicht überbrücken. 



   Der hydraulische Geberkolben 17 des Geberzylinders 25 ist als Differenzkolben ausgebildet und über eine Kolbenstange 29 an der Gewindespindel 13 befestigt. Der Nehmerkolben 27 des Nehmerzylinder 26 ist ebenfalls als Differenzkolben ausgebildet ist. An dessen Kolbenstange 31 ist der nicht näher gezeigte Auswerfer befestigt. Die   kreiszylinderf#ringen   Zylinderräume 32 und 33 der beiden Zylinder 25 und 26 sind über eine Leitung 34 und die ringförmigen Zylinderräume 35 und 36 über eine Leitung 37 fluidisch miteinander verbunden. Die dem Zylinderraum 32 zugekehrte Wirkfläche des Geberkolbens 17 ist wesentlich kleiner als die dem Zylinderraum 33 zugekehrte Wirkfläche des Nehmerkolbens 27. Insofern ist die Kraftübertragungsvorrichtung 20 ein hydrauli- scher Kraftübersetzer.

   Ein bestimmter Druck in dem Zylinderraum 33 erzeugt an dem Nehmerkol- ben 27 eine Kraft, die gleich dem Produkt aus dem Druck und der an den Zylinderraum 33 angren- zenden Wirkfläche des Nehmerkolbens 27 ist. Zum Aufbau dieses Druckes wiederum muss über die Kolbenstange 29 auf den Geberkolben 17 eine Kraft ausgeübt werden, die gleich dem Produkt aus dem Druck und der an den Zylinderraum 32 angrenzenden Wirkfläche des Geberkolbens 17 ist. Die Kräfte verhalten sich also zueinander wie die Wirkflächen der Kolben 17 und 27. Die von den Kolben zurückgelegten Wege verhalten sich natürlich umgekehrt zueinander wie die Wirkflä- chen. Die Durchmesser der Kolbenstangen 29 und 31 sind so aufeinander abgestimmt, dass bei den Bewegungen der Kolben 17 und 30 die Volumenänderung des Zylinderraums 35 dem Betrage nach gleich der Volumenänderung des Zylinderraums 36 ist. 



   Der Elektromotor ist als Hohlwellenmotor mit einer Hohlwelle 38 ausgebildet, die die beiden Gewindespindeln 13 und 14 frei beweglich aufnimmt, wobei die Gewindespindel 13 in die eine Richtung und die andere Gewindespindel 14 in die entgegengesetzte Richtung aus der Hohlwelle herausragt. Die Gewindespindel 13 ist an der Kolbenstange 29 des Geberkolbens 17 befestigt. Ein 

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 Gehäuse 39 des Elektromotors 10, das einen Stator mit Wicklungen 40 aufnimmt, ist gestellfest angeordnet. Die Hohlwelle 38, die den Rotor 41 trägt, ist in nicht näher dargestellter Weise über zwei Wälzlager, die sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen können, drehbar im Gehäuse 39 gelagert. 



   Die nur schematisch angedeuteten Kupplungen 11 und 12 sind identisch zueinander aufgebaut und haben als Eingangselement eine Scheibe 43, die verdrehsicher auf der Hohlwelle 38 befestigt ist, und als Ausgangselement die Spindelmutter 15 (Kupplung 11) oder die Spindelmutter 16 (Kupplung 12). Die Kupplungen können zum Beispiel jeweils durch einen Elektromagneten betätig- bar sein. Wenn die Kupplung 11 geschlossen ist, kann die Spindelmutter 15 vom Elektromotor 10 in die eine oder in die andere Richtung gedreht werden, so dass die gegen Verdrehen gesicherte Gewindespindel 13 geradlinig vor oder zurück bewegt wird. Bei geschlosssener Kupplung 12 ist entsprechend ein geradliniges Verfahren der ebenfalls gegen Verdrehen gesicherten Gewinde- spindel 14 möglich. 



   Die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 21 ist nahezu identisch zur Kraftübertragungs- vorrichtung 20 aufgebaut. Für identische Teile und Räume sind in der Zeichnung um dreissig erhöh- te Bezugszahlen verwendet. Zu der hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung 21 gehört dement- sprechend ein Geberzylinder 55 mit einem Geberkolben 47 und ein Nehmerzylinder 56 mit einem Nehmerkolben 57. Der Geberzylinder 55 liegt in der Achse 28 des Elektromotors 10, während der Nehmerzylinder 25 im Abstand und parallel zur Achse 28 angeordnet ist. Von der hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung 21 lässt sich der Abstand zwischen dem Elektromotor 10 und der Einspritzeinheit der Kunststoffspritzgiessmaschine leicht überbrücken. 



   Der hydraulische Geberkolben 47 des Geberzylinders 55 ist als Differenzkolben ausgebildet und über eine Kolbenstange 59 an der Gewindespindel 13 befestigt. Der Nehmerkolben 57 des Nehmerzylinder 56 ist ebenfalls als Differenzkolben ausgebildet ist. An dessen Kolbenstange 61 ist der nicht näher gezeigte Plastifizierzylinder befestigt. Die kreiszylinderförmigen Zylinderräume 62 und 63 der beiden Zylinder 55 und 56 sind über die Leitung 64 und die ringförmigen Zylinderräume 65 und 66 über die Leitung 67 fluidisch miteinander verbindbar. Die dem Zylinderraum 62 zuge- kehrte Wirkfläche des Geberkolbens 47 ist wie bei der Kraftübertragungsvorrichtung 20 wesentlich kleiner als die dem Zylinderraum 63 zugekehrte Wirkfläche des Nehmerkolbens 57. Insofern über- setzt die Kraftübertragungsvorrichtung 21 eine Kraft genauso wie die Kraftübertragungsvorrichtung 20. 



   Im Unterschied zu der Kraftübertragungsvorrichtung 20 umfasst die Kraftübertragungsvorrich- tung 21 zwei 2/2 Wege-Sitzventile 70 und 71, von den sich das Ventil 70 in der Leitung 64 und das Ventil 71 in der Leitung 67 befindet. Das Ventil 70 nimmt unter der Wirkung einer Feder 72 eine Ruhestellung ein, in der sein Ventilkörper von dem in dem Zylinderraum 63 herrschenden Druck auf einen Ventilsitz gedrückt wird. Dann ist der Zylinderraum 63 leckagefrei abgesperrt. Das Ventil 71 nimmt unter der Wirkung einer Feder 72 eine Ruhestellung ein, in der sein Ventilkörper von dem in dem Zylinderraum 66 herrschenden Druck auf einen Ventilsitz gedrückt wird. Dann ist der Zylin- derraum 66 leckagefrei abgesperrt.

   Somit ist der Nehmerkolben 57 in der Ruhestellung des Ventils 70 gegen eine Bewegung im Sinne eines Einfahrens der Kolbenstange 61 in den Zylinder 56 blockiert, ohne dass mit dem Geberkolben 47 gegengehalten werden müsste. Wenn sich das Ventil 71 in der Ruhestellung befindet, ist der Nehmerkolben 57 auch in Gegenrichtung hydraulisch blockiert. 



   Da die Bewegungen von Auswerfer und Plastifizierzylinder etwa gleichen Leistungsbedarf ha- ben, können die Kupplungen 11 und 12 sowie die Gewindetriebe und die hydraulischen Kraftüber- tragungsvorrichtungen von ihrer Belastbarkeit her gleich ausgebildet sein. Unterschiede können sich aufgrund von unterschiedlichen Weglängen von Auswerfer und Plastifizierzylinder ergeben. 



   In der Zeichnung sei die Antriebsvorrichtung in einem Zustand der Kunststoffspritzgiessmaschi- ne gezeigt, in dem die Form offen ist und der Plastifizierzylinder einen Abstand von der Formein- heit hat. Beim Schliessen der Form wird der Nehmerzylinder 26 mit der beweglichen Formauf- spannplatte verfahren, ohne dass der Nehmerkolben 27 seine Position relativ zum Zylindergehäuse ändern würde. 



   Der Elektromotor 10 und der Geberzylinder 25 seine gestellfest angeordnet. Die Leitungen 34 und 37 sind deshalb flexibel. Schon während des Plastifizierens von Kunststoff soll der Plastifizier- zylinder an die feststehende Formaufspannplatte herangefahren werden. Dazu wird die Kupplung 

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 12 geschlossen, die Ventile 70 und 71 sind betätigt und befinden sich in der in der Zeichnung gezeigten Schaltstellung. Der Elektromotor 10 wird nun in eine Drehrichtung angesteuert, die die Gewindespindel aus der Hohlwelle herausfahren und den Geberkolben 47 im Sinne einer Verklei- nerung des Zylinderraums 62 tiefer in den Geberzylinder 55 eintauchen lässt.

   Aus dem Zylinder- raum 62 wird Druckflüssigkeit, die zum Beispiel auch Wasser sein kann, in den Zylinderraum 63 des Nehmerzylinders 56 verdrängt, so dass der Nehmerkolben 57 die Kolbenstange 61 ausfährt und den Plastifizierzylinder an die Formeinheit heranfährt. Aufgrund der Kraftübersetzung zwischen Geberkolben und Nehmerkolben ist es möglich, ohne übermässige Belastung des Gewindetriebs 14,16 einen solch hohen Druck in den Zylinderräumen 62 und 63 aufzubauen, dass der Plastifizier- zylinder mit einer solch hohen Kraft an der Formeinheit gehalten wird, dass diese Kraft eine beim Einspritzen auftretende rückwärts gerichtete Gegenkraft überwiegt. Danach werden die beiden Ventile 70 und 71 in ihre Ruhestellung gebracht, in der sie die Zylinderräume 63 und 66 des Neh- merzylinders 56 absperren. Der Elektromotor 10 wird dann ausgeschaltet.

   Der Plastifizierzylinder wird dicht an der Formeinheit gehalten, da der auftretenden Gegenkraft ohne eine mit einer weite- ren Kompression der Druckflüssigkeit im Zylinderraum 63 und eine dazu erforderlich kleine Bewe- gung des Nehmerkolbens 57 verbundene Druckerhöhung standgehalten werden kann. 



   Zum Zurückfahren des Plastifizierzylinders nach dem Einspritzvorgang werden die Ventile 70 und 71 geöffnet. Der Elektromotor 10 wird in Gegenrichtung gedreht, so dass die Kolbenstange 59 aus dem Geberzylinder 55 herauswandert, Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 65 in den Zylin- derraum 66 verdrängt wird und der Nehmerkolben mit der Kolbenstange 61 tiefer in den Nehmer- zylinder 56 eintaucht. 



   Zum Bewegen der Auswerfer wird die Kupplung 11 geschlossen, während die Kupplung 12 of- fen bleibt. Im übrigen ist der Bewegungsablauf im Hinblick auf die Gewindespindel 13, den Geber- zylinder 25 und den Nehmerzylinder 26 genauso wie oben für die Bewegung des Plastifizierzylin- ders beschreiben, so dass hier auf die entsprechende Beschreibung verwiesen werden kann. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Kunststoffspritzgiessmaschine mit einem an eine Formeinheit heran und von der Formein- heit weg bewegbaren Plastifizierzylinder und mit einer einen Elektromotor (10) umfassen- den Antriebsvorrichtung für einen Auswerfer, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer über eine in einer ersten Kraftkette liegende erste schaltbare Kupplung (11) und der Plasti- fizierzylinder über einer in einer zweiten Kraftkette liegende zweite schaltbare Kupplung (12) von dem Elektromotor (10) bewegbar ist.

Claims (1)

1. 2. Kunststoffspritzgiessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes von dem Elektromotor (10) geradlinig bewegbares Antriebselement (13) und ein zweites von dem Elektromotor (10) geradlinig bewegbares Antriebselement (14) vorhanden sind, und dass zum Bewegen des Auswerfers das erste Antriebselement (13) über die wirksame erste Kupplung (11) und zum Bewegen des Plastifizierzylinders das zweite Antriebsele- ment (14) über die wirksame zweite Kupplung (12) bewegbar ist.

   3. Kunststoffspritzgiessmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Glied (57) in der zweiten Kraftkette unabhängig vom Elektromotor (10) aufgrund einer durch den Einspritzdruck erzeugten Kraft gegen eine Bewegung des Plastifizierzylinders von der Form weg blockierbar ist.

   4. Kunststoffspritzgiessmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der zweiten Kraftkette ein Gewindetrieb (14,16) oder Zahnstangentrieb befindet und dass das blockierte Glied (57) zwischen dem Ausgangselement (14) des Gewindetriebs (14,16) oder Zahnstangentriebs einschliesslich und dem Plastifizierzylinder einschliesslich liegt.

   5. Kunststoffspritzgiessmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich in zumindest einer, vorzugsweise in beiden Kraftketten eine hydraulische Kraft- übertragungsvorrichtung (20, 21) befindet.

   6. Kunststoffspntzgiessmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrau- lische Kraftübertragungsvorrichtung (20, 21) in einem geschlossenen Kreislauf eine hydraulische Gebereinheit (25,55) und eine über zwei Leitungen (34,37, 64,67) mit der <Desc/Clms Page number 5> hydraulischen Gebereinheit (25,55) fluidisch verbundene hydraulische Nehmereinheit (26, 56) aufweist.

   7. Kunststoffspritzgiessmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrau- lische Kraftübertragungsvorrichtung (20, 21) einen doppeltwirkenden Geberzylinder (25, 55) mit zwei durch einen Geberkolben (17,47) voneinander getrennten Zylinderräumen (32,35, 62,65) und einen doppeltwirkenden Nehmerzylinder (26,56) mit zwei durch einen Nehmerkolben (27,57) voneinander getrennten Zylinderräumen (33,36, 63, 66), von de- nen einer mit dem einen und der andere mit dem anderen Zylinderraum des Geberzylin- ders (25,55) fluidisch verbunden ist, aufweist.

   8. Kunststoffspritzgiessmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Zylinderraum (32,35, 62, 65) des Geberzylinders (25,55) begrenzende Wirkfläche des Geberkolbens (17,47) jeweils kleiner ist als die entsprechende Wirkfläche am Nehmerkol- ben (27, 57).

   9. Kunststoffspritzgiessmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der zweiten Kraftkette eine hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung befindet und dass zur Blockierung der hydraulischen Nehmereinheit zumindest in die eine Richtung eine Leitung zwischen der hydraulischen Gebereinheit und der hydraulischen Nehmerein- heit durch ein Ventil absperrbar ist.

   HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN