CH653948A5

CH653948A5 - Kupplungsvorrichtung zwischen antriebsvorrichtung und schnecke der plastifiziereinheit einer spritzgiessmaschine.

Info

Publication number: CH653948A5
Application number: CH623281A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Krebser; Konrad Hoesli; Jakob Kamm
Original assignee: Netstal Ag Maschf Giesserei
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1981-09-28
Publication date: 1986-01-31
Also published as: ATA310482A; AT383772B; JPS6324449B2; DE3229223A1; DE3229223C2; JPS5863429A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Kupplungsvorrichtung zur lösbaren Antriebsverbindung der maschinenseitigen Antriebsvorrichtung mit der dreh- und achsialbewegbaren Schnecke der auswechselbaren Plastifiziereinheit einer Spritzgiessmaschine.

Kupplungsvorrichtungen dieser Art sind meist sehr einfach aufgebaut, d.h. zur Drehmomentübertragung sind üblicherweise Formschluss herstellende Mehrkant- oder Keilwellenprofile vorgesehen , während zur Übertragung achsialer Zug- bzw. Druckkräfte meist Zuganker bzw. achsiale Anschläge vorhanden sind. Das Lösen der Kupplungsteile muss dabei meist von Hand (mittels geeigneter Werkzeuge) erfolgen, will man nicht komplizierte, den Aus- bzw. Einrückvorgang mechanisch ausführende Vorrichtungen vorsehen. Eine Automatisierung dieser bekannten Kupplungsvorrichtungen ist aus diesem Grunde unverhältnismässig aufwendig.

Die vorliegende Erfindung bezweckt deshalb die Schaffung einer Kupplungsvorrichtung der genannten Art, bei der nicht nur jede Handbetätigung entfällt, sondern die auch mit relativ einfachen Mitteln eine voll automatische Betätigung ermöglicht. Dies ist besonders dort von Vorteil, wo das Auswechseln selbst, d.h. Ein- und Ausbau bzw. Her- und Wegtransport der Plastifiziereinheit der Spritzgiessmaschine automatisiert ist.

Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Kupplungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des mindestens achsiale Zugkräfte zwischen einem antriebsseitigen Kupplungsteil und dem dazu koaxialen Schneckenschaft übertragenden Kraft- oder Formschluss Federmittel vorgesehen sind, die zur Aufhebung des Kraft- oder Formschlusses hydraulisch ausser Wirkung bringbar sind.

Dank der im Sinne der Kraft- oder Formschlusserzeugung selbsttätig wirkenden koaxialen Federmittel kann das Lösen dieses Kraft- oder Formschlusses hydraulisch durch achsiales Belasten der Federmittel entgegen ihrer Kraftwirkung erfolgen, was sich durch entsprechende Steuerung in einfacher Weise automatisieren lässt. Zweckmässig wird die zur Drehmomentübertragung erforderliche Verbindung zwischen Schneckenschaft und antriebseitigem Kupplungsteil durch Kraftschluss hergestellt, wobei dieser Kraftschluss durch einen bei Stillstand der Schnecke gelösten und beim Drehen der Schnecke zwangsläufig kuppelnden Freilauf oder durch Wirkung der auch die Achsialverbindung herstellenden Federmittel erzeugt wird.

Diese Federmittel können z. B. eine durch Achsialkraft radial auf den Schneckenschaft wirkende Spannzange oder einen durch Achsialkraft radial deformierbaren Spannkorb (oder ein Spannscheibenpaket) belasten. Da in jedem dieser Fälle nur das Lösen der Antriebsverbindung, nicht aber das Erzeugen des jeweiligen Kraft- oder Formschlusses eines durch Hydraulik zu bewerkstelligenden äusseren Eingriffs bedarf, ist eine wenig aufwendige und platzsparende Bauart der Kupplungsvorrichtung möglich.

In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt: darin zeigt:

Fig. 1 im Achsialschnitt und schematisch die Plastifiziereinheit einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine mit Schneckenantrieb und einem ersten Beispiel der Kupplungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Achsialschnitt analog Fig. 1 mit einem zweiten Beispiel der Kupplungsvorrichtung,

Fig. 3 einen weiteren Achsialschnitt analog Fig. 1 mit einem dritten Beispiel der Kupplungsvorrichtung, und

Fig. 4 einen weiteren Schnitt analog Fig. 1 mit einem vierten Beispiel der Kupplungsvorrichtung.

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In der Zeichnung ist mit 1 die an einem Teil 2 des nicht näher dargestellten Machinengestells abnehmbar befestigte Plastifiziereinheit bezeichnet. 3 ist die im Zylinder 4 der Einheit 1 drehbare und achsial verschiebbare Schnecke, 5 ist der Einfüll-trichter für das zu plastifizierende Kunststoffmaterial, und 6 ist die z. B. hydraulische Antriebsvorrichtung zum Rotieren und Achsialbewegen der Schnecke 3, während mit 7 generell die Kupplungsvorrichtung zwischen Antriebsvorrichtung 6 und Schnecke 3 bezeichnet ist. Die Antriebsvorrichtung 6 besitzt einen in einem ortsfesten Zylinder 8 achsial bewegbaren Hohlkolben 9, in welchem die Abtriebwelle 10 der Antriebsvorrichtung 6 achsial feststehend, aber drehbar gelagert ist. An einer Kopfscheibe 10a des Abtriebkolbens 10 ist ein Kupplungsgehäuse 11 befestigt, das mit der Kopfscheibe 10a einen Zylinderraum 12 begrenzt, der von einer koaxialen Endausnehmung 13 durch einen Quersteg 14 getrennt ist. In dem über eine Bohrung 15 der Abtriebwelle 10 mit einer Druckmediumquelle verbundenen Zylinderraum 12 ist ein Kupplungskolben 16 geführt, der durch eine am Quersteg 14 abgestützte Feder 17 belastet ist. Der Kupplungskolben 16 steht über einen durch den Quersteg 14 hindurch in die Ausnehmung 13 hineinragenden Mitnehmerbolzen 18 mit dem membranartigen Boden eines in dieser Ausnehmung 13 angeordneten Spannkorbes 19 in Verbindung, dessen Umfangsrand 19a an einer Schulter des Kupplungsgehäuses 11 abgestützt ist. In der gezeichneten Kupplungslage greift ein Satz von Zentrierbolzen 20a, die achsparallel vom Kupplungskopf 20 des Schneckenschaftes 21 wegragen, durch Bodenöffnungen des Spannkorbes 19 hindurch in entsprechende Bohrungen des Quersteges 14 des Kupplungsgehäuses 11. Der Schneckenschaft 21 ist mit einer Umfangsrinne 22 versehen, mit welcher ein federbelasteter radial geführter Arretierbolzen 23 zusammenwirkt, derüber einen Kanal 24 hydraulisch ausser Eingriffslage bringbar ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Kupplungsvorrichtung 7 ist dabei folgende: Bei der in Fig. 1 gekennzeichneten Kupplungslage der Elemente ist der Kupplungskolben 16 im Zylinderraum 12 von Druckmedium entlastet. Durch die den Kupplungskolben 16 voll belastende Feder 17 ist über den Mitnehmerbolzen 18 der Spannkorb 19 elastisch so deformiert, dass sein Umfangsrand 19a sowohl mit dem Kupplungsgehäuse 11 als auch mit dem Kupplungskopf 20 in fester Reibverbindung steht. Dieser Kraftschluss gestattet es, von der Antriebsvorrichtung 6 ein Drehmoment auf die Schnecke 3 zu übertragen, und ebenso können (bei ausser Eingriff mit der Ringnut 22 gedrücktem Bolzen 23) Achsialkräfte übertragen werden. Soll die Kupplung gelöst werden, genügt eine Belastung des Kupplungskolbens 16 durch Druckmedium entgegen der Feder 17; der Spannkorb 19 wird dadurch entsprechend entlastet und ausser Reibschluss mit Gehäuse 11 und Kupplungskopf 20 gebracht. Dadurch ist es möglich (bei eingerastetem Bolzen 23), nach Lösen der Einspan-nung der Plastifiziereinheit 1 diese achsial soweit zu verschieben, dass der Kupplungskopf 20 mit seinem Bolzen 20a vollständig ausgefahren ist, so dass die Plastifiziereinheit 1 nach oben aus der Maschine entfernt werden kann. Das Kuppeln erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, d. h. nach dem Einfahren der Plastifiziereinheit 1 (mit durch den Bolzen 23 achsial fixierter Schnecke 3 und durch Druckmediumbelastung des Kolbens 16 entspanntem Spannkorb 19) wird die Druckmediumbelastung des Kupplungskolbens 16 aufgehoben, so dass durch die Wirkung der Feder 17 der Spannkorb 19 den Reibschluss zwischen Kupplungsgehäuse 11 und Kupplungskopf 20 des Schneckenschaftes 21 wieder herstellt. Die Druckmediumzufuhr zu den Leitungen 15 und 24 lässt sich in einfacher Weise steuern, so dass der ganze Auswechselvorgang einschliesslich Ein- und Auskuppeln ohne weiteres automatisiert werden kann.

Bei dem im übrigen dem Beispiel nach Fig. 1 analogen Ausführungsbeispiel ist anstelle eines Spannkorbes ein Paket von Spannscheiben 39 vorgesehen. Dieses Paket aus konischen.

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elastisch deformierbaren Spannscheiben 39 ist in einer abgesetzten Zylinderbohrung 33 des an der Kopfscheibe 10a des Abtriebkolbens 10 befestigten Kupplungsgehäuses 11 angeordnet und umschliesst den bei montierter Einheit 1 diese Bohrung durchsetzenden Schneckenschaft 21. Auf einem über dem Spannscheibenpaket liegenden Druckring 38 ist ein Kupplungskolben 36 abgestützt, der mit seiner Kopfpartie in einer erweiterten Zylinderkammer 32 des Kupplungsgehäuses 11 geführt ist. Diese Kopfpartie des Kupplungskolbens 36 ist einerseits durch eine an der Kopfscheibe 10a des Abtriebkolbens 10 abgestützte Feder 37 belastet, während der auf der anderen Kopfpartie liegende Zylinderraum über mit dem Kanal 15 in Verbindung stehende Querkanäle 15a in einem Verlängerungszapfen des Abtriebkolbens 10 und im Kupplungskolben 36 mit der Druckmediumquelle in Verbindung steht. Auch hier ist analog dem vorangehend beschriebenen Beispiel ein federbelasteter, durch Druckmedium über die Leitung 24 ausser Wirkungslage drückbarer Arretierbolzen 23 im Eingriff mit einer Umfangsnut 22 des Schneckenschaftes 21.

Bei ausser Wirkungslage gedrücktem Arretierbolzen 23 und vom Druckmedium entlastetem Kupplungskolben 36 sind die Spannscheiben 39 durch Wirkung der Feder 37 im Sinne des Flachpressens so belastet, dass sie zwischen Kupplungsgehäuse 11 und Schneckenschaft 21 eine kraftschlüssige Klemmverbindung herstellen, die sowohl achsiale Zugkräfte als auch ein Drehmoment vom Abtriebkolben 10 auf die Schnecke 3 zu übertragen gestattet. Zum Lösen dieser Kupplung genügt eine Druckmediumbelastung des Kupplungskolbens 36 (entgegen der Wirkung der Feder 37), um die Klemmwirkung der Spannscheiben 39 aufzuheben; nun kann bei eingerastetem Arretierbolzen 23 und nach Lösen der Einspannungsorgane (bei 2a angedeutet) der Plastifiziereinheit 1 der Schneckenschaft 21 durch achsiales Verschieben der Einheit aus dem Kupplungsgehäuse 11 ausgefahren werden. Der Kupplungsvorgang erfolgt auch hier in umgekehrter Reihenfolge der genannten Schritte. Das zum Ein-und Auskuppeln erforderliche hydraulische Ent- und Belasten sowohl des Arretierbolzens 23 als auch des Kupplungskolbens 36 lässt sich ohne weiteres durch entsprechende Steuerung automatisieren, was auch hier den vollautomatischen Wechsel der Plastifiziereinheit ermöglicht.

Während bei den vorangehend beschriebenen Beispielen der Kraftschluss sowohl für die Achsialkraftübertragung als auch für die Drehmomentübertragung durch ein- und dasselbe Federmittel (7 bzw. 37) mit zugeordnetem Spannelement (19 bzw. 39) erzeugt wird, bewirkten beim Beispiel nach Fig. 3 diese Federmittel mit zugeordnetem Spannelement nur den zur Achsialkraftübertragung erforderlichen Kraftschluss, während zur Drehmomentübertragung ein sogenannter Freilauf vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsart ist im (aus Herstellungsgründen mehrteiligen) Kupplungsgehäuse 11 eine mit einer inneren Konusnabe IIa des Gehäuses zusammenwirkende Spannzange 59 vorgesehen, die durch einen Blechring 58 mit dem Kupplungskolben 59 verbunden ist. Der Kupplungskolben 59 ist einerseits durch eine an der Kopfscheibe 10 a des Abtriebkolbens 10 55 abgestützte Feder 37 und anderseits durch über den Kanal 15 und einen Verbindungskanal 15 a dem Zylinderraum 52 im Gehäuse 11 zuführbares Druckmedium belastbar. Achsial getrennt von der Spannzange 59 ist im Kupplungsgehäuse 11 ein am Schnek-kenschaft 21 angreifender Freilauf 60 angeordnet. Dieser an sich bekannte Freilauf besteht üblicherweise aus einem mit dem Schneckenschaft 21 drehverbundenen (aber achsial relativ beweglichen) Innenring und einem am Kupplungsgehäuse 11 fixierten Aussenring, wobei in Keilausnehmungen des Innenringes liegende federbelastete Kugeln beim entsprechenden Drehen 65 des Schneckenschaftes und somit des Innennrings durch Auflaufen auf Keilflächen des Innenrings die beiden Ringe und somit Schneckenschaft und Kupplungsgehäuse durch Kraftschluss drehfest miteinander verbinden. Auch bei diesem Beispiel ist die

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Kupplungsvorrichtung bei eingesetzter Plastifiziereinheit 1 drückt die Feder 77 den Kupplungskolben 76 mit seiner engeren zwangsläufig eingerückt, wobei die über den Kupplungskolben Bohrungspartie über die Kugeln 79, so dass diese am Austreten 56 federbelastete und mit der Konusnabe IIa zusammenwir- aus der Ringnut 70 gehindert sind. Dadurch ist zwischen Kupp-kende Spannzange 59 den Achsialkräfte übertragenden Kraft- lungsgehäuse 11 bzw. dem Kupplungskolben 76 und dem schluss bewirkt, der durch Druckmediumbelastung des Kupp- 5 Schneckenschaft 21 eine formschlüssige Achsialverbindung lungskolbens 56 gelöst werden kann, während der Freilauf 60 den geschaffen, so dass vom mit dem Abtriebkolben 10 verbundenen das Drehmoment übertragenden Kraftschluss zwischen Schek- Kupplungsgehäuse 11 achsiale Zugkräfte auf die Schnecke 3 kenschaft und Kupplungsgehäuse bewirkt; da dieser letztge- übertragen werden können. Durch Druckmediumbelastung des nannte Kraftschluss nur in Drehrichtung wirkt, braucht er zum Kupplungskolbens 76 entgegen der Wirkung der Feder 77 achsialen Trennen des Schneckenschaftes 21 vom Abtriebkolben 10 gelangt die im Anschluss an die Rampe 76 a erweiterte Bohrungs-15 nicht speziell gelöst zu werden. partie des Kupplungskolbens in den Bereich der Ringnut 70 des

Auch beim Beispiel nach Fig. 4 sind die zur Achsialkraftüber- Schneckenschaftes 21, was ein Austreten der Kugeln 79 aus der tragung einerseits und zur Drehmomentübertragung anderseits Ringnut 70 ermöglicht. Der Formschluss zwischen Kupplungsge-vorgesehenen Mittel der Kupplungsvorrichtung voneinander häuse 11 und Schneckenschaft 21 ist damit aufgehoben, und die getrennt. Auch hier ist analog dem dritten Beispiel zur Drehmo- 15 Plastifiziereinheit 1 kann nach Ausrasten des Arretierbolzens 23 mentübertragung zwischen Kupplungsgehäuse 11 und Schecken- achsial ausser Eingriff mit der Kupplungsvorrichtung gebracht schaft 21 ein nur in Umfangsrichtung, nicht aber in Achsialrich- werden.

tung, Kraftschluss erzeugender Freilauf 60 vorgesehen. Im Zylin- In allen beschriebenen Beispielen ist somit bei eingebauter derraum 72 des Kupplungsgehäuses 11, der über den Kanal 15 im Einheit die Kupplungsvorrichtung zwangsläufig aktiviert, d.h. Abtriebkolben 10 mit der Druckmediumquelle in Verbindung 20 die eingesetzten Federmittel stellen selbsttätig den zur Achsial-steht, ist ein innen doppelt abgesetzter, mit Auflauframpe 76 a kraft- und Drehmomentübertragung erforderlichen Kraft- bzw. versehener Kupplungskolben 76 geführt, der durch eine Feder 77 Formschluss her, während zum Ausrücken der Kupplung in belastet ist. Der bei eingesetzter Plastifiziereinheit 1 in das einfacher Weise steuerbares Druckmedium dient. Die steuer-

Kupplungsgehäuse 11 ragende Schneckenschaft 21 ist im Bereich bare Druckmediumbelastung ist somit ohne weiteres in die seiner Endpartie, die in eine Ausnehmung des Verlängerungs- 25 Steuerung des automatisch durchführbaren Entnehmens und zapfens der Kopfscheibe 10 a des Abtriebkolbens 10 ragt, mit Einsetzens der Plastifiziereinheit aus der bzw. in die Spritzgiess-einer Ringnut 70 versehen, mit welcher im Kupplungskolben 76 maschine integrierbar, so dass der ganze Auswechselvorgang liegende Spannkugeln 79 zusammenwirken. In Kupplungslage automatisiert werden kann.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

653 948 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Kupplungsvorrichtung zur lösbaren Antriebsverbindung der maschinenseitigen Antriebsvorrichtung mit der dreh- und ach-sialbevvegbaren Schnecke der auswechselbaren Plastifizierein- 5 heit einer Spritzgiessmaschine, dadurch gekennzeichnet, dasszur Erzeugung des mindestens achsiale Zugkräfte zwischen einem antriebsseitigen Kupplungsteil und dem dazu koaxialen Schnek-kenschaft übertragenden Kraft- oder Formschlusses Federmittel vorgesehen sind, die zur Aufhebung des Kraft- oder Formschlus- 10 ses hydraulisch ausser Wirkung bringbar sind.

2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Federmittel (17,37,57,77) einen Kupplungskolben (15,36,56,76) beaufschlagen, der in einem mit dem Abtriebkolben (10) der Antriebsvorrichtung (6) fest 15 verbundenen Kupplungsgehäuse (11) geführt ist, und der seinerseits ein den Kraft- oder Formschluss mit dem Schneckenschaft (21) bewirkendes Spannelement (19,39,59,79) betätigt.

3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (19,39) über den federbelaste- 20 ten Kupplungskolben (16,36) zwischen Kupplungsgehäuse (11) und Schneckenschaft (21) einen Kraftschluss erzeugt, der sowohl Achsialkräfte als auch Drehmomente zu übertragen vermag.

4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn-zeichnet, dass das Spannelement ein zwischen einer Kopfpartie (20) des Schneckenschaftes (21) und einer Innenwand des Kupplungsgehäuses (11) liegender Spannnkorb (19) ist, dessen Boden über einen koaxialen Mitnehmerbolzen (18) mit dem Kupplungskolben (16) verbunden ist.

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5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement ein den Schneckenschaft (21) umschliessendes konisches Spannscheibenpaket (39) ist, das über einen Druckring (38) durch den federbelasteten Kupplungskolben (36) achsial belastet ist.

6. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (59,79) über den federbelasteten Kupplungskolben (56,76) den zur Übertragung von Achsial-kräften erforderlichen Kraft- oder Formschluss bewirkt, während zur Erzeugung des zur Drehmomentübertragung erforderlichen Kraftschlusses ein zwischen Schneckenschaft (21) und 40 Kupplungsgehäuse (11) angeordneter Freilauf (60) vorgesehen ist.

7. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement eine mit dem Kupplungskolben (56) achsial verbundene, den Schneckenschaft (21) übergrei- 45 fende Spannzange (59) ist, die im Zusammenwirken mit einer Konusnabe (IIa) des Kupplungsgehäuses (11) über den federbelasteten Kupplungskolben (56) den zur Achsialkraftübertragung erforderlichen Kraftschluss erzeugt.

8. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- 50 zeichnet, dass das Spannelement ein mit einer Ringnut (70) des Schneckenschaftes (21) zusammenwirkender Kranz von Spannkugeln (79) ist, die in Kupplungslage des federbelasteten Kupplungskolbens (76) im Bereich einer verengten Bohrung des letzteren liegen und so durch Formschluss Schneckenschaft (21) 55 und Schneckengehäuse (11) achsial verbinden, während bei ausgerückter Kupplung die Spannkugeln (79) im Bereich einer Bohrungserweiterung des Kupplungskolbens (76) liegen und so unter Aufhebung des Formschlusses radial ausser Eingriff mit der Ringnut (70) des Schneckenschaftes (21) bringbar sind. 60

9. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskolben (16,36,56, 76) entgegen der Wirkung der Federmittel (17,37,57,77) über einen im Abtriebkolben (10) der Antriebsvorrichtung (6) vorgesehenen Kanal (15) mit Druckmedium beaufschlagbar ist. 65

10. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks vorübergehender achsialer Fixierung der Schnecke (3) beim Ein- und Ausbau der Plastifi-

ziereinheit (1) ein federbelasteter, in eine Umfangsnut (22) des Schneckenschaftes (21) eingreifender Arretierbolzen (23) vorgesehen ist, der bei eingerückter Kupplung zwecks Achsialver-schiebung der Schnecke (3) hydraulisch ausser Wirkungslage bringbar ist.