CH680916A5

CH680916A5 -

Info

Publication number: CH680916A5
Application number: CH4062/89A
Authority: CH
Inventors: Bruno Stillhard
Original assignee: Vickers Inc
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1992-12-15
Also published as: JP2612094B2; DE69032817D1; DE69032817T2; ATE174255T1; US5266874A; JPH03221425A; EP0427438A1; EP0427438B1; ES2125853T3

Description

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CH 680 916 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Spritzgiessmaschine gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Lange Jahre wurden Spritzgiessmaschinen vorwiegend mit Hydraulikzylindern angetrieben. Seit mehreren Jahren sind jetzt Antriebsmotoren, vor allem Elektroantriebe und Servomotoren, zum Antreiben der Werkzeugaufspannplatten im Einsatz. Dabei wird ein relativ hochtourig laufender elektrischer Servomotor eingesetzt, der über eine Kugelspindel und ein Kugelspindellager die Drehbewegung des Motors in eine Längsbewegung umsetzt.

Derartige Antriebseinrichtungen sind z.B. in der EP-A 1 271 588, der EP-A 1 281 637 oder der EP-A 1 277 249 gezeigt und beschrieben. In der Fachwelt ist man danach davon ausgegangen, dass der Einsatz von Motoren, insbesondere von Elektromotoren, zum Antrieb von Spritzgiessmaschinen zwingend die Verwendung einer Spindel oder einer Kugelspindel als Längsantrieb voraussetzt.

Die bekannten Antriebe haben gegenüber den Hydraulikantrieben eine Reihe von Vorteilen. Sie sind jedoch vor allem verschleissanfäliig, die hohe Rotationsgeschwindigkeit der Kugelspindel führt zu relativ hohen Rotations-Trägheitsmomenten und entsprechend schwierigem Regel- und Antriebsverhalten. Ausserdem ist die Herstellung derartiger Kugelspindelantriebe aufwendig, teuer und schon deshalb nicht vor Umwelteinflüssen schützbar, z.B. abkapselbar, weil die Kugelspindel über ihre gesamte Länge mit einem Gewinde versehen sein muss und überdies in einem Kugelspindellager an der Werkzeug-Aufspannplatte läuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und insbesondere also eine Antriebseinrichtung für eine Spritzgiessmaschine zu schaffen, die universell für die verschiedenen Bewegungsabläufe/Antriebsstellen an der Spritzgiessmaschine einsetzbar ist und dabei hohe Kraft und grosse Geschwindigkeit entwickelt und rationell herstellbar und unterhaltbar ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gemäss Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst. Durch die Verwendung eines an sich bekannten Zahnstangenantriebs wird auf völlig überraschende Weise sowohl die konduktive Ausgestaltung des Antriebs vereinfacht, als auch in nicht zu erwartender Weise die Regel- und Antriebseigenschaft der Spritzgiessmaschine entscheidend verbessert. So wird z.B. erreicht, dass aufgrund der Linearbewegung der Zahnstange und der erforderlichen grossen Getriebeuntersetzung zwischen Antriebsmotor und Zahnstange das Rotationsträgheitsmoment entscheidend verringert wird. Dies reduziert den Verschleiss und verbessert die Regeleigenschaften. Ausserdem werden dadurch höhere Beschleunigungen des Werkzeugs ermöglicht.

Als weitere entscheidende Vorteile ergeben sich niedere Herstellkosten und wesentlich verschleiss-ärmere Konstruktionen als bei Kugelspindeln.

Eine mechanisch besonders steife Anordnung ergibt sich, wenn die Zahnstange auf wenigstens zwei vorzugsweise einander gegenüberliegenden Seiten mit einer Verzahnung versehen ist und wenn zwei Antriebszahnräder vorgesehen sind. Dadurch wird die Antriebskraft beidseitig in die Zahnstange eingeleitet, was zu geringerer Zahnbelastung, geringerem Zahnverschieiss und auch zu verbesserten Laufeigenschaften der Zahnstange führt.

Besonders für hohe Schliesskräfte eignet sich die erfindungsgemässe Antriebseinrichtung, wenn die Antriebszahnräder über separate Getriebe und vorzugsweise auch über separate Antriebsmotoren von wenigstens zwei Seiten her die Zahnstange antreiben.

Gekapselte Bauform ermöglicht die Erfindung vor allem, wenn die Zahnstange im Querschnitt kreisförmig ist und nur über einen bestimmten Längsabschnitt mit einer Querverzahnung zu sehen ist. Die Zahnstange lässt sich dabei z.B. durch eine Durchführung in einem Getriebegehäuse führen und mittels herkömmlicher O-Dichtung/Lippen-dichtung abdichten.

Obwohl die Verwendung eines Hydraulikmotors in bestimmten Anwendungsfällen nicht ausgeschlossen ist, eignet sich die Erfindung ganz besonders bei Verwendung eines elektrischen Servomotors.

Zur Erzeugung des Schliessdrucks wird meist ein Kniehebelkraftverstärker vorgesehen. Dieser kann — wie der Motor — auf die Zahnstange oder das Getriebe wirken, was dem Fachmann bekannt und gebräuchlich ist.

Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Spritzgiessmaschine mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 die schematische Darstellung verschiedener Komponenten einer Antriebseinrichtung,

Fig. 3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung, und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Zahnstange längs der Linie l-l in Fig. 2.

Gemäss Fig. 1 weist eine Kunststoff-Spritzgiess-maschine 1 eine feste Werkzeug-Aufspannplatte 2 und eine bewegliche Werkzeug-Aufspannplatte 3 auf. Die Werkzeug-Aufspannplatten 2, 3 sind auf einer Achse 4 derart befestigt, dass bei der Verlagerung einer Zahnstange 5 ihre Relativlage zueinander verändert werden kann, wodurch in bekannter Weise ein eingespanntes Werkzeug (nicht dargestellt) geöffnet oder geschlossen wird. Die Spritzgiessmaschine 1 ist in bekannter Weise mit einem nur schematisch dargestellten Rahmenteil 6, einer Kunststoff-Zufuhreinrichtung 7 und einem Steuerteil 8 versehen. Am Rahmenteil 6 ist ein Gehäuse 9 befestigt, in welchem ein Elektromotor 10 und ein Getriebe 11 derart angeordnet sind, dass die Zahnstange 5 linear angetrieben werden kann. Die Zahnstange 5 ist dabei als zylindrischer Stab ausgebildet, welcher lediglich in seinem linken Bereich über eine gewisse Strecke mit einer Verzahnung 12 versehen ist. Die Länge der Verzahnung richtet sich nach dem gewünschten Vorschubweg der be5

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weglichen Werkzeug-Aufnahmeplatte 3. Die Zahnstange 5 ist beidseitig in Gleitlagern 13, 14 gelagert. Am Gehäuse 9 ist ausserdem ein zylindrischer Vorsprung 14a vorgesehen, der die Zahnstange bei extremer Verlagerung nach links aufnimmt und schützt.

Das Gehäuse 9 ist allseitig geschlossen und schützt sowohl das Getriebe 11, als auch die Verzahnung 12 vor Verschmutzung und Beschädigung. Das Gleitlager 13 dichtet dabei vor Eindringen von Schmutz, vor dem Auslaufen von Fett oder anderem Schmiermittel aus dem Gehäuse 9 ab.

Fig. 2 zeigt die Lagerung einer Zahnstange 5 in zwei Gleitlagern 13 und 14, wobei dem Gleitlager 13 ein Teflon-Abstreifring 15 vorgelagert ist, um zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten.

Die zylindrische Zahnstange 5 ist beidseitig mit Verzahnungen 12a, 12b versehen, in welche die beiden Antriebszahnräder 16, 17 des Getriebes 11 eingreifen. Im Bereich der Verzahnung ist die Zahnstange abgeflacht, wie sich aus Fig. 4 ergibt. Durch die beidseitige Lagerung und die beidseitige Krafteinleitung in die Zahnstange 5 wird jede Verkantung der Zahnstange in den Lagern 13,14 vermieden und ausserdem der Verschleiss der Verzahnungen 12a, 12b vermindert. Dabei werden beide Antriebszahnräder 16,17 durch das Getriebe 11 und einen gemeinsamen Motor 10 angetrieben. Der Motor 10 ist in bekannter Weise mit einer schematisch angedeuteten Einrichtung 18 zur Spannungsversorgung versehen. An diese werden über Rückführleitungen 18, 19, 20 Rückführsignale von einem nicht dargestellten Drehzahlzähler im Motor 10 (über Leitung 18), von einem Positionsmelder 21 für die Überwachung der Zahnstangenposition und von einem Druckmesser 22 zur Überwachung des Schliessdrucks rückgeführt.

Der Aufbau und die Konzeption derartiger Servo- und Regelantriebe sind bekannt und gebräuchlich. Sie werden deshalb hier nicht näher erläutert werden.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zwei Motoren 10a, 10b vorgesehen sind, welche über getrennte Getriebe 11 a, 11 b jeweils ein zugeordnetes Antriebszahnrad 16, 17 antreiben. Durch Drehzahlrückmeldung über Rückführleitungen 18a, 18b und einen Impulsumwandler 23 wird die Einrichtung zur Spannungs-, bzw. Stromversorgung 24 für die beiden Motoren 10a, 10b derart angesteuert, dass die beiden Antriebszahnräder 16, 17 synchron laufen. Die gezeigte Anordnung ermöglicht vor allem die Übertragung hoher Kräfte und hohe Beschleunigung.

Die Zahnstange 5 gemäss Fig. 3 ist analog der Zahnstange gemäss Fig. 2 zylindrisch ausgebildet und beidseitig mit einer Verzahnung 12a, 12b versehen.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, statt einer einzelnen Zahnstange 5 zwei oder mehrere Zahnstangen vorzusehen, die z.B. jeweils durch separate Antriebszahnräder 16, 17 oder durch entsprechend breit ausgebildete Zahnräder gemeinsam angetrieben werden können.

Claims

Patentansprüche

1. Antriebseinrichtung für eine Spritzgiessmaschine (1) mit einem Maschinenbett und darauf angeordneten, relativ zueinander verschiebbaren Werkzeug-Aufspannplatten (2, 3), sowie wenigstens einem Linearantrieb zum Bewegen und/oder Verriegeln wenigstens einer ersten Werkzeug-Aufspannplatte (3), wobei der Linearantrieb wenigstens einen Servomotor (10) und wenigstens ein Getriebe (11) und ein linear bewegliches Getriebeglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das linear bewegliche Getriebeglied eine Zahnstange (5) ist, die abtriebsseitig in direkter Wirkverbindung mit der beweglichen und/oder verriegelbaren ersten Werkzeug-Aufspannplatte (3) steht und in deren Verzahnung (12a, 12b) antriebsseitig wenigstens ein Antriebszahnrad (16, 17) des Getriebes eingreift.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (5) auf wenigstens zwei vorzugsweise einander gegenüberliegenden Seiten mit einer Verzahnung (12a, 12b) versehen ist, und dass zwei Antriebszahnräder (16, 17) vorgesehen sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (16,17) über separate Getriebe (11a, 11b) antreibbar sind.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (16, 17) über separate Servomotoren (10a, 10b) antreibbar sind.

5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (5) im Querschnitt etwa kreisförmig ist und über einen Längenabschnitt mit einer Querverzahnung (12a, 12b) ausgebildet ist.

6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (11) und wenigstens ein Teil der Zahnstange (5) in einem Gehäuse (9) angeordnet sind, durch dessen Wand die Zahnstange hindurchgeführt ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangendurchführung eine Abdichtung (15) aufweist.

8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zahstangen angeordnet sind.

9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (10) eine Stromversorgungseinrichtung (24) aufweist, die über einen Positionsmelder (21) für die Überwachung der Zahnstangenposition und über einen Druckmesser (22) zur Überwachung des Schliessdrucks zwischen den Werkzeug-Aufspannplatten ansteuerbar ist.

10. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass neben der ersten, beweglichen Werkzeug-Aufspannplatte (3) eine zweite, feste Werkzeug-Aufspannplatte (2) angeordnet ist.

11. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Er-

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zeugung des Schliessdrucks zwischen den Werkzeug-Aufspannplatten (2, 3) ein Kniehebel-Kraftverstärker angeordnet ist.

12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste 5 Werkzeug-Aufspannplatte (3) mit einem elektrischen Servomotor (10) antreibbar ist.

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