AT514939B1 - Schließeinheit einer Formgebungsmaschine - Google Patents

Abstract

Schließeinheit einer Formgebungsmaschine mit wenigstens einem Antrieb (2) zur Bewegung und zur Schließkraftbeaufschlagung einer Aufspannplatte (3) der Schließeinheit, wobei der wenigstens eine Antrieb (2) jeweils über eine Zug- oder Druckstange (4) mit einem Außengewinde (5), eine Kolben-Zylinder-Einheit (6) zur Schließkraftbeaufschlagung der Zug- oder Druckstange (4), eine Krafthubmutter (7), mittels derer die Zug- oder Druckstange (4) durch Zusammenwirken mit dem Außengewinde (5) bei der Schließkraftbeaufschlagung relativ zu einem Kraftübertragungselement (3, 6) verriegelbar ist, sowie eine mit dem Außengewinde (5) zusammenwirkende Spindelmutter (8), durch deren Drehung die Zug- oder Druckstange (4) entlang einer Längsachse (X) bewegbar ist, verfügt, wobei wenigstens ein Hohlwellenmotor (9) zur Drehung der Krafthubmutter (7) und/oder der Spindelmutter (8) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließeinheit einer Formgebungsmaschine mitden Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Gattungsgemäße Schließeinheiten weisen meist zwei Aufspannplatten auf, an denenFormhälften zu montieren sind. Diese Formhälften werden durch Verfahren der Aufspannplattenzueinander geschlossen und mit einer Schließkraft beaufschlagt. Nach der Formgebung wirddie Schließeinheit geöffnet, sodass das geformte Bauteil entnommen werden kann.

[0003] Formgebungsmaschinen mit derartigen Schließeinheiten umfassen Spritzgießmaschi¬nen, Pressen, Spritzpressen und dergleichen.

[0004] Bezüglich der vorliegenden Erfindung wäre die WO 02/062557 A1 als Stand der Technikzu nennen. Diese Schrift offenbart Schließeinheiten, bei welchen eine Zug- oder Druckstangemit einer Krafthubmutter einerseits und einer Spindelmutter andererseits bewegt wird. Dabeiwird die Spindelmutter im Rahmen des Eilhubantriebs zur schnellen Bewegung der Form-aufspannplatte verwendet.

[0005] Bei Druckbeaufschlagung bildet die Krafthubmutter zusammen mit dem Außenprofil derZug- oder Druckstange eine selbsthemmende Gewindeverbindung, wodurch die Verriegelungder Schließeinheit bei Schließkraftbeaufschlagung erreicht wird. Zum Schutze der im Vergleichzur Krafthubmutter filigraneren Spindelmutter ist eine komplexe Konstruktion mit mehrerenFederelementen vorgesehen, um zu verhindern, dass die Schließkraft auch auf die Spindelmut¬ter wirkt und beispielsweise die Wälzkörper der Spindelmutter dadurch beschädigt werden.

[0006] Dieses komplexe Innenleben ist natürlich abträglich für eine einfache Herstellung mitentsprechenden Folgen für die Herstellungskosten. Eine erhebliche Störanfälligkeit der komple¬xen Mechanik ist ebenfalls als Nachteil zu verbuchen.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schließeinheit mit einem Antrieb zur Bewegung undzur Schließkraftbeaufschlagung einer Aufspannplatte bereitzustellen, welche sich durch eineeinfachere Bauweise auszeichnet.

[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Schließeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1gelöst.

[0009] Dies wird erreicht, in dem wenigstens ein Hohlwellenmotor zur Drehung der Krafthub¬mutter und/oder der Spindelmutter vorgesehen ist. Neben der Tatsache, dass der Hohlwellen¬motor an sich eine einfachere und kompaktere Bauweise darstellt, ergibt sich ein weiterer ent¬scheidender Vorteil. Bei einer erfindungsgemäßen Schließeinheit, kann der Hohlwellenmotorselbst beweglich gelagert werden, wodurch eine besonders einfache Anpassung der Lage derKrafthubmutter und der Spindelmutter relativ zueinander während der Schließkraftbeaufschla¬gung erreicht werden kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es bei einer erfindungsgemä¬ßen Schließeinheit möglich, den Schutz der Spindelmutter mit Hilfe einer Konstruktion sicher zustellen, welche nicht im Inneren einer die Muttern aufnehmenden Hülse angeordnet ist unddadurch einfacher ist.

[0010] Insbesondere ist es möglich, die Anzahl der Federelemente im Inneren des Rotors bzw.der Hülse zu reduzieren.

[0011] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü¬chen definiert.

[0012] Beispielsweise bei einer Dreiplattenmaschine kann es von Vorteil sein, dass ein Zylinderder Kolben-Zylinder-Einheit durch eine Stirnplatte gebildet ist Bei einer Vierholmmaschine ist esebenso möglich, dass der Zylinder durch eine feste Formaufspannplatte gebildet ist, bzw. anoder in dieser angeordnet ist.

[0013] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Stator des Hohlwellenmotors -vorzugsweise gefedert - an einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit gelagert. Dies stellt eine besonders einfache Bauweise dar, da der Schutz der Spindelmutter durch eine außen liegendeFederung erreicht werden kann.

[0014] Zum Schutz der Spindelmutter kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Rotor desHohlwellenmotors einen Anschlag aufweist, mit welchem die Krafthubmutter bei Schließkraftbe¬aufschlagung zusammenwirkt.

[0015] Um während des Verfahrens der bewegbaren Aufspannplatte eine besonders reibungs¬freie Drehung der Krafthubmutter zu erreichen, kann ein Federelement zur Einhaltung einerRelativposition zwischen der Krafthubmutter und der Spindelmutter vorgesehen sein.

[0016] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass dann, wenn keine Schließkraftbeaufschlagungstattfindet, ein Flankenspiel zwischen einem Innengewinde der Krafthubmutter und dem Au¬ßengewinde besteht, wobei die dafür nötige Relativposition zwischen Krafthubmutter und Spin¬delmutter vorzugsweise durch das Federelement sichergestellt ist. Dies ist ebenfalls für einereibungsfreie Eilhubbewegung vorteilhaft.

[0017] Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der das Außengewinde und das In¬nengewinde der Krafthubmutter so ausgestaltet sind, dass unter Schließkraftbeaufschlagungeine im Wesentlichen selbsthemmende Gewindeverbindung besteht. Die Gewindeverbindungkann dabei entweder vollständig selbst hemmend sein, oder es kann eine Sicherungsvorrich¬tung vorgesehen sein, welche das Drehen der Krafthubmutter während der Schließkraftbeauf¬schlagung verhindert. Dies kann insbesondere durch den Hohlwellenmotor selbst geschehen,indem durch diesen eine der Drehung entgegen wirkende Kraft auf die Krafthubmutter ausgeübtwird.

[0018] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dassdie Kolben-Zylinder-Einheit zur Schließkraftbeaufschlagung unmittelbar auf die Krafthubmutterwirkt, wobei dann, wenn keine Schließkraftbeaufschlagung stattfindet, vorzugsweise eine Frei¬stellung zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und der Krafthubmutter besteht. Diese Freistel¬lung ermöglicht das Einhalten einer exakten Relativposition zwischen der Krafthubmutter undder Spindelmutter.

[0019] Sowohl bei Dreiplattenmaschinen als auch bei Vierholmmaschinen kann das Kraftüber¬tragungselement durch die Kolben-Zylinder-Einheit selbst gebildet werden, d. h. durch dieKrafthubmutter wird während der Schließkraftbeaufschlagung eine Verriegelung zwischen derKolben-Zylinder-Einheit und der Druckstange erreicht. Beispielsweise bei Vierholmmaschinenist es aber auch denkbar, dass die Verriegelung zwischen der bewegbaren Formaufspannplatteund der Druckstange besteht. Das Kraftübertragungselement ist in diesem Fall durch die be¬wegbare Formaufspannplatte gebildet.

[0020] Schutz wird ebenfalls für eine Formgebungsmaschine mit einer erfindungsgemäßenSchließeinheit begehrt.

[0021] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Figuren sowie derdazugehörigen Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen: [0022] Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch den Antrieb einer erfindungsgemäßen

Schließeinheit, [0023] Fig. 2a und 2b detaillierte Ausschnitte aus Figur 1 im Bereich des Außengewindes sowie [0024] Fig. 3 eine erfindungsgemäße Formgebungsmaschine mit Schließeinheit.

[0025] In Figur 1 ist eine Druckstange 4 gezeigt, welche eine Stirnplatte 11 durchsetzt. DieDruckstange 4 durchsetzt ebenfalls die Krafthubmutter 7 sowie die Spindelmutter 8. Diesewerden wiederum durch den Hohlwellenmotor 9 angetrieben. Sowohl die Krafthubmutter 7 alsauch die Spindelmutter 8 sind mittels zweier Passfedern 22 verdrehsicher bezüglich des Rotors13 des Hohlwellenmotors 9 gelagert. Die Spindelmutter 8 ist zusätzlich mit dem Rotor 13 ver¬schraubt. Dies ermöglicht eine Verschiebbarkeit der Krafthubmutter 7 relativ zur Spindelmutter 8. Falls die Verschraubung zwischen Rotor 13 und Spindelmutter 8 stark genug ausgeführt ist,kann die entsprechende Passfeder 22 entfallen. Statt Passfedern 22 könnte ebenso beispiels¬weise eine Verzahnung an der Innenseite des Rotors verwendet werden, um die Muttern 7 und8 einerseits verdrehsicher relativ zum Rotor 9 und andererseits bezüglich der Längsachse Xverschiebbar zu lagern. Der Stator 12 des Hohlwellenmotors 9 ist mittels wenigstens zweierLagerungselemente 23 verdrehsicher und gefedert (bezüglich der Stirnplatte 11) gelagert,wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Lagerungselement dargestellt ist.

[0026] Die Kolben-Zylinder-Einheit 6 ist integral mit der Stirnplatte 11 ausgebildet, d. h. derZylinder der Kolben-Zylinder-Einheit 6 ist durch die Stirnplatte 11 gebildet. Während keineSchließkraftbeaufschlagung durch die Kolben-Zylinder-Einheit 6 stattfindet, besteht eine Frei¬stellung 17 zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit 6 und der Krafthubmutter 7. Dadurch ist esmöglich, die Krafthubmutter 7 bezüglich der Spindelmutter 8 durch ein Federelement 15 in einedefinierte Relativposition bringen zu lassen. Diese stellt einen reibungsfreien Betrieb währendder Eilhubbewegungen sicher. Für die genauen Ausgestaltungen der Gewinde sei auf Figuren2a und 2b verwiesen.

[0027] Zur rein schematischen Verdeutlichung sind in Figur 1 Windungen bzw. Magnete desHohlwellenmotors 9 angedeutet.

[0028] Wird nun mittels der Kolben-Zylinder-Einheit 6 eine Kraft auf die Krafthubmutter 7 aus¬geübt, erzeugt die selbsthemmende Gewindeverbindung eine Verriegelung (es sei ebenfallswieder auf Figur 2a verwiesen), wodurch die Schließkraft auf die Druckstange 4 übertragenwird. Durch die ebenfalls zwischen der Druckstange 4 und der Spindelmutter 8 vorliegendenVerbindung wird die mit dem Schließkraftaufbau einhergehende kleine Bewegung derKrafthubmutter 7 ebenfalls auf die Spindelmutter 8 übertragen. Über den Rotor 13 setzt sichdieser kleine Krafthub bis zum Stator 12 des Hohlwellenmotors fort. Die dadurch entstehendeRelativbewegung zwischen der Stirnplatte 11 und dem Stator 12 des Hohlwellenmotors 9 wirddurch die schon angesprochene gefederte Lagerung durch das Lagerungselement 23 kompen¬siert.

[0029] Diese Federwirkung des außen liegenden Lagerungselements 23 schützt die Spindel¬mutter 8 vor Beschädigung durch zu großer Krafteinwirkung.

[0030] Figur 2a zeigt eine Detaildarstellung des in Figur 1 mit A bezeichneten Bereichs. Zuerkennen ist, das zweigängige Außengewinde 5 der Druckstange 4. Das Innengewinde 16 derKrafthubmutter 7 wirkt dabei mit dem Trapezgewindegang 18 des Außengewindes 5 zusam¬men. Aufgrund der Größe der Figur 2a ist nicht zu erkennen, dass ein Flankenspiel zwischendem Innengewinde 16 und dem Trapezgewindegang 18 vorliegt. Während der Beaufschlagungmit Schließkraft liegt dieses Flankenspiel auf der im Bild rechten Seite der Trapeze des Trapez¬gewindegangs 18 vor. Die im Bild linken Flanken wirken zusammen mit dem Innengewinde 16,wodurch die Schließkraft auf die Druckstange 4 übertragen wird. Während keine Schließkraft¬beauftragung stattfindet, drückt das Federelement 15 die Krafthubmutter 7 bezüglich der Eil-hubmutter nach (im Bild) links. Das Flankenspiel liegt dann auf der im Bild rechten Seite derTrapeze des Trapezgewindeganges 18 vor. Es kann ebenso vorgesehen sein, dass wenn keineSchließkraftbeaufschlagung vorliegt, auf beiden Seiten ein Flankenspiel vorliegt.

[0031] In Figur 2b ist eine Detaildarstellung des in Figur 1 mit B bezeichneten Bereichs darge¬stellt.

[0032] Die in diesem Fall als Kugeln 21 ausgebildeten Wälzkörper der Spindelmutter 8 wirkenmit dem Wälzkörpergewindegang 19 des Außengewindes 5 zusammen. Der Übersicht halbersind nicht alle Kugeln 21 mit Bezugszeichen versehen. Der so entstehende Gewindespindel¬trieb ist gut für schnelle Bewegung der Druckstange geeignet.

[0033] Figur 3 zeigt eine Formgebungsmaschine 10 - in diesem Fall eine Spritzgießmaschine -mit einer festen Formauspannplatte 24, einer bewegbaren Formaufspannplatte 3 sowie einerStirnplatte 11 (Dreiplattenmaschine). Die feste Formaufspannplatte 24 ist fest mit einem Ma¬schinenrahmen 25 verbunden. Sowohl die Stirnplatte 11 als auch die bewegbare Form- aufspannplatte 3 sind bezüglich des Maschinenrahmens 25 gleitend gelagert. Nur beispielhaftist bei der beweglichen Formaufspannplatte 3 eine Bewegbarkeit mittels Wälzkörpern darge¬stellt. Rein schematisch ist ein Antrieb 2 zur Bewegung und Schließkraftbeaufschlagung derbeweglichen Formaufspannplatte 3 eingezeichnet. Diese kann beispielsweise gemäß Figur 1ausgeführt sein.

[0034] Komplettiert wird die Spritzgießmaschine durch eine Einspritzeinheit 20, welche nichtvollständig dargestellt ist.

[0035] Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel be¬schränkt. So kann die Erfindung ebenfalls bei Zweiholmmaschinen oder holmlosen eingesetztwerden, wobei es sowohl möglich ist, die Kolben-Zylinder-Einheit auf Seiten der festen Form¬aufspannplatte als auch auf Seiten der beweglichen Formaufspannplatte anzuordnen. Ähnli¬ches gilt für die Krafthubmutter und die Spindelmutter.

[0036] Auch das dargestellte zweigängige Außengewinde ist für die Erfindung nicht essentiell.Beispielsweise wäre es denkbar, ein mehrgängiges Außengewinde mit verschiedenen Steigun¬gen zu verwenden. Die dann erforderliche Drehzahlanpassung kann durch die Verwendungzweier Hohlwellenmotoren oder eines entsprechenden Getriebes realisiert werden. Natürlich istauch die Verwendung eines eingängigen Gewindes denkbar.

Claims (14)

1. Patentansprüche 1. Schließeinheit einer Formgebungsmaschine mit wenigstens einem Antrieb (2) zur Bewe¬gung und zur Schließkraftbeaufschlagung einer Aufspannplatte (3) der Schließeinheit, wo¬bei der wenigstens eine Antrieb (2) jeweils über - eine Zug- oder Druckstange (4) mit einem Außengewinde (5), - eine Kolben-Zylinder-Einheit (6) zur Schließkraftbeaufschlagung der Zug- oder Druck¬stange (4), - eine Krafthubmutter (7), mittels derer die Zug- oder Druckstange (4) durch Zusammen¬wirken mit dem Außengewinde (5) bei der Schließkraftbeaufschlagung relativ zu einemKraftübertragungselement (3, 6) verriegelbar ist, sowie - eine mit dem Außengewinde (5) zusammenwirkende Spindelmutter (8), durch derenDrehung die Zug- oder Druckstange (4) entlang einer Längsachse (X) bewegbar ist, verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hohlwellenmotor (9) zur Drehungder Krafthubmutter (7) und/oder der Spindelmutter (8) vorgesehen ist.
2. 2. Schließeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafthubmutter (7)bezüglich der Spindelmutter (8) entlang der Längsachse (X) verschiebbar gelagert ist.
3. 3. Schließeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinder derKolben-Zylinder-Einheit durch eine Stirnplatte (11) oder eine feste Formaufspannplatte derSchließeinheit gebildet ist.
4. 4. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einStator (12) des Hohlwellenmotors (9) - vorzugsweise gefedert - an einem Zylinder der Kol¬ben-Zylinder-Einheit (6) gelagert ist.
5. 5. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einRotor (13) des Hohlwellenmotors (9) einen Anschlag (14) aufweist, mit welchem dieKrafthubmutter (7) bei Schließkraftbeaufschlagung zusammenwirkt.
6. 6. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einFederelement (15) zur Einhaltung einer Relativposition zwischen der Krafthubmutter (7)und der Spindelmutter (8) vorgesehen ist.
7. 7. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann,wenn keine Schließkraftbeaufschlagung stattfindet, ein Flankenspiel zwischen einem In¬nengewinde (16) der Krafthubmutter (7) und dem Außengewinde (5) besteht, wobei die da¬für nötige Relativposition zwischen Krafthubmutter (7) und Spindelmutter (8) vorzugsweisedurch das Federelement (15) sichergestellt ist.
8. 8. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasAußengewinde (5) und das Innengewinde (16) der Krafthubmutter (7) so ausgestaltet sind,dass unter Schließkraftbeaufschlagung eine im Wesentlichen selbsthemmende Gewinde¬verbindung besteht.
9. 9. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieKolben-Zylinder-Einheit (6) zur Schließkraftbeaufschlagung unmittelbar auf die Krafthub¬mutter (7) wirkt, wobei dann, wenn keine Schließkraftbeaufschlagung stattfindet, vorzugs¬weise eine Freistellung (17) zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit (6) und der Krafthubmut¬ter (7) besteht.
10. 10. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dasAußengewinde (5) mehrgängig ist, wobei vorzugsweise ein mit der Krafthubmutter (7) zu¬sammenwirkender Gewindegang als Trapezgewindegang (18) und ein mit der Spindelmut¬ter (8) zusammenwirkender Gewindegang als Wälzkörpergewindegang (19) ausgeführt ist.
11. 11. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieSpindelmutter (8) über Kugeln (21) als Wälzkörper verfügt.
12. 12. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dasKraftübertragungselement (36) durch die Kolben-Zylinder-Einheit (6) oder eine bewegbareFormaufspannplatte (3) der Schließeinheit (1) gebildet ist.
13. 13. Schließeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass genauein Antrieb (2) zur Bewegung und zur Schließkraftbeaufschlagung oder genau vier Antriebe(2) zur Bewegung und zur Schließkraftbeaufschlagung vorgesehen sind.
14. 14. Formgebungsmaschine mit einer Schließeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Hierzu 3 Blatt Zeichnungen