DE3249092C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Spritzgießmaschine ist aus der DE-AS 10 88 225 bekannt.

In den meisten Fällen wird in Spritzgießmaschinen Drucköl als Antriebsmittel verwendet. Die Verwendung von Drucköl bedingt aber zahlreiche Schwierigkeiten. Insbesondere bewirkt eine Veränderung der Viskosität von Hydrauliköl, daß die Maschine ungleichmäßig arbeitet, was sich beim Spritzgießen von Harzen stark auswirkt. Außerdem sind aufwendige hydraulische Einrichtungen erforderlich, beispielsweise eine Hydropumpe, verschiedene Hydroventile, ein Hydrozylinder, ein Hydromotor, ein Wärmeaustauscher usw. Schließlich müssen die Temperaturen des Hydrauliköls gesteuert werden, und es muß eine Verunreinigung von Hydrauliköl vermieden und verunreinigtes Hydrauliköl ausgetauscht werden.

Diese Schwierigkeiten vermeidet die bekannte Maschine, deren Formschließ- und Spritzeinheit über Getriebe und wahlweise betätigbare elektromagnetische Kupplungen von einem Servomotor angetrieben werden. Der Motor treibt zwei parallel nebeneinander angeordnete Wellen an, welche gegenläufigen Drehsinn haben. An ihren Enden tragen diese beiden Wellen elektromagnetische Kupplungen zum wahlweisen Antrieb von Riemenscheiben, die über Riementriebe mit zwei weiteren Wellen verbunden sind, von denen eine die Schließeinheit und die andere die Spritzeinheit betätigt. Mit vier Wellen, vier elektromagnetischen Kupplungen, acht Riemenscheiben und zwei Reibrädern, mit denen die beiden parallelen Wellen synchronisiert sind, hat die bekannte Spritzgießmaschine ein aufwendiges und sperriges Getriebe, welches durch die Riementriebe obendrein störanfällig ist und keinen besonders guten Wirkungsgrad hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antrieb einer Spritzgießmaschine durch einen einzigen Elektromotor zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Spritzgießmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird als Elektromotor ein in seiner Drehrichtung umkehrbarer Servomotor verwendet, welcher sich sowohl hinsichtlich der Drehzahl als auch hinsichtlich des Drehmomentes leicht steuern läßt, was für den Betrieb einer Spritzgießmaschine von Bedeutung ist, weil es dort darauf ankommt, innerhalb eines Arbeitspiels sowohl eine Geschwindigkeitssteuerung als auch eine Kraftsteuerung (Formschließkraft etc.) durchzuführen. Mit dem Servomotor läßt sich schon bei niedriger Drehzahl ein sehr großes Drehmoment erzeugen, und er kann direkt, ohne Untersetzungsgetriebe, zum Antrieb der Spritzgießmaschine verwendet werden. Ferner erreicht man mit dem Servomotor ein großes Verhältnis von Drehmoment zu Massenträgheit und einen großen Drehzahlregelbereich, was günstig zur Steuerung der Spritzgeschwindigkeit ist. Die Spritzkraft und die Formschließkraft können mittels eines Regelkreises geregelt werden. Auf diese Weise kann der Aufbau der Spritzgießmaschine vereinfacht, Energie gespart und eine sehr wirtschaftlich arbeitende Spritzgießmaschine geschaffen werden. Der einfache und effiziente Aufbau des Antriebs der Spritzgießmaschine ist maßgeblich eine Folge der beanspruchten Auswahl und Anordnung der Antriebselemente.

Bei der erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine wird die Spritzschnecke mittels einer Gewindespindel verstellt, die durch den Servomotor angetrieben wird. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist diese Gewindespindel in einer elektromagnetischen Gegendrucksteuereinrichtung gelagert, die vorzugsweise mit einer Magnetbremse ausgerüstet ist. In ähnlicher Weise ist auf der vom Servomotor angetriebenen Antriebswelle der Spritzeinheit vorzugsweise eine Magnetbremse angeordnet. Diese Weiterbildungen ermöglichen es in einfacher Weise, die Spritzkraft und die Formschließkraft mit Hilfe des Servomotors aufzubringen und dann zu halten.

Bei der erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine treibt der Servomotor zwei Gewindespindeln. Die eine Gewindespindel dient zum Schließen der Spritzgießform, die andere Gewindespindel dient zum Drehen und Zustellen der Spritzschnecke. Um dabei möglichst wenig Reibungsverluste zu haben, hat die für die Schließeinheit vorgesehene Gewindespindelvorzugsweise als Kugelführungen ausgebildete Gewindegänge.

Der gemäß der Erfindung verwendete Servomotor kann ein üblicher Servomotor sein. Auch als Magnetkupplung, Magnetbremse usw. können handelsübliche Einrichtungen verwendet werden.

Je nach der Nennleistung des Servomotors kann die Erfindung auf Spritzgießmaschinen mit einem kleinen Füllvolumen von 5 cm³ bis zu einem relativ großen Füllvolumen angewendet werden.

In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt den grundlegenden Aufbau einer Spritzgießmaschine,

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Gegendrucksteuereinrichtung und eine als Krafthalteeinrichtung verwendete Magnetbremse der Maschine,

Fig. 3 zeigt im Schnitt eine Schaltkupplung der Maschine,

Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine andere Ausführungsform der Spritzgießmaschine,

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 4,

Fig. 8 zeigt im Querschnitt eine andere Ausführungsform eines Mechanismus zum Drehen und Vorschieben einer Spritzschnecke,

Fig. 9 zeigt ein Blockschema einer Schaltung zum Überwachen und Steuern des elektrischen Stroms des Servomotors,

Fig. 10 zeigt im Längsschnitt eine Schließeinheit mit einem Auswerfer,

Fig. 11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 10 und

Fig. 12 zeigt im Längsschnitt eine Schließeinheit mit einer anderen Ausführungsform des Auswerfers.

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau einer Spritzgießmaschine gemäß der Erfindung mit einer Schließeinheit 1 und mit einer Spritzeinheit 2. Die Schließeinheit 1 hat zwei ortsfeste Platten 10, 11, die auf entgegengesetzten Seiten eines Maschinenbettes 3 angeordnet sind, ferner eine Anzahl von Führungsstangen 12 und eine bewegliche Formträgerplatte 13, die auf den Führungsstangen 12 verschiebbar gelagert ist. Auf den einander gegenüberliegenden Flächen der einen Platte 11 und der Formträgerplatte 13 sind die beiden Hälften der Spritzgießform 14 angebracht, und an der Rückseite der Formträgerplatte 13 greift eine Gewindespindel 15 von großem Durchmesser an, die auf ihrer Umfangsfläche ein in Gestalt von wendelförmigen Kugelführungen ausgebildetes Gewinde hat, das eine Kraftübertragung mit hohem Wirkungsgrad und geringer Anlaufreibung ermöglicht. Die Gewindespindel 15 ist mit einem Innengewinde einer Drehscheibe 16 verschraubt, die mittels eines Kugellagers in der Platte 10 gelagert ist, und wird durch Drehung der Drehscheibe 16 axial bewegt. Auf der Drehscheibe 16 ist ein Zahnrad 17 befestigt, das mit einem angetriebenen Zahnrad 35 kämmt.

Die Spritzeinheit 2 hat einen Heizzylinder 21, der eine Spritzschnecke 20 enthält und von einem auf dem Maschinenbett 3 vorgesehenen Gehäuse 22 gehalten wird. Im Innern des Gehäuses 22 ist eine das Gehäuse durchquerende Welle 24 angeordnet, die mit einem Gewinde 23 versehen ist, mit der eine axial bewegbare Gewindemutter 25 verschraubt ist. Die Spritzschnecke 20 ist an ihrem hinteren Ende einstückig mit einer Welle 26 versehen, deren Ende in der Gewindemutter 25 steckt. Auf der Welle 24 und der Welle 26 sind ein Schneckenvorschubzahnrad 27 bzw. ein Schneckendrehzahnrad 28 befestigt, die einander nicht stören. Am Ende der Welle 24 ist eine Gegendrucksteuereinrichtung 29 auf einer elektromagnetischen Bremse montiert, die an der Gehäusewand 22 a befestigt ist. In dem unteren Teil des Gehäuses 22 ist parallel zu der Welle 24 und der Welle 25 eine Antriebswelle 31 angeordnet, die das Gehäuse 22 durchsetzt. Unterhalb der Schließeinheit 1 ist parallel zu der Gewindespindel 15 eine Antriebswelle 30 angeordnet, die die beiden ortsfesten Platten 10, 11 durchsetzt. Die Antriebswellen 30 und 31 der Formschließeinheit 1 bzw. der Spritzeinheit 2 können mittels einer Schaltkupplung 32 miteinander verbunden oder getrennt werden.

Die Schaltkupplung 32 hat ein am Ende der Antriebswelle 31 angeordnetes Kupplungsglied 32 a, eine auf einem Fortsatz der Antriebswelle 31 angeordnete und in der Gehäusewand drehbar gelagerte Kupplungswelle 32 b, ein an dem im Gehäuse 22 liegenden Ende der Kupplungswelle 32 b befestigtes Kupplungsglied 32 c sowie ein an dem Gehäuse 22 angebrachtes Erregungsteil. Am außenliegenden Ende der Kupplungswelle 32 b ist ein Verbinder 33 vorgesehen, welcher eine Verbindung mit der Antriebswelle 30 herstellt, z. B. mittels eines in den hohlen Verbinder 33 eingreifenden Längskeils 34, der eine axiale Bewegung ermöglicht, so daß bei einer Vor- oder Rückwärtsbewegung der Spritzeinheit 2 gegenüber der Schließeinheit 1 die Drehbewegung der durch die Kupplungswelle 32 b miteinander verbundenen Antriebswellen 30 und 31 nicht beeinträchtigt wird.

Auf der Antriebswelle 30 ist in der Nähe der Innenseite der ortsfesten Platte 10 das Antriebszahnrad 35 montiert, das mit dem auf der Drehscheibe 16 montierten Zahnrad 17 kämmt und ein Drehmoment von der Antriebswelle 30 auf die Drehscheibe 16 überträgt, so daß die mit ihr verschraubte Gewindespindel 15 infolge der Drehung der Drehscheibe 16 axial verschoben wird und die Formträgerplatte 13 in Richtung zum Schließen oder Öffnen der Form 14 bewegt.

Auf der Antriebswelle 31 sind mit Hilfe von Schaltkupplungen 38, 39 Antriebszahnräder 36 und 37 montiert, die mit den Zahnrädern 27 und 28 kämmen. Die Schaltkupplungen 38, 39 bestehen jeweils aus einem den Antriebszahnrädern 36, 37 zugeordneten Kupplungsglied 36 a bzw. 37 a und einem am Gehäuse 22 angebrachten Erregungsteil. Mittels der Kupplungsscheibe und des Erregungsteils 38, 39 werden die Antriebszahnräder 36, 37 mit der Antriebswelle 31 gekuppelt oder von ihr freigegeben.

Der von der Gehäusewand 22 a nach außen vorstehende Teil der Antriebswelle 31 ist mit einem Servomotor 40 verbunden, der mit einem an der Gehäusewand 22 a befestigten Tachogenerator 41 versehen ist.

Die Kupplungswelle 32 b ist mit einer Einrichtung 42 zum Halten der Vorspannkraft versehen, welche aus einer Magnetbremse 42 a, die an der Gehäusewand 22 a befestigt ist, und aus einer am Ende der Kupplungswelle 32 b angebrachten Kupplung 42 b besteht.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Bremse, die als die vorgenannte Gegendrucksteuereinrichtung 29 verwendet wird. Es handelt sich dabei um eine MWB-Bremse der Ogura Clutch Co., Ltd. Diese Bremse hat ein antreibendes inneres Glied 29 a, das auf das äußere Ende der Welle 24 aufgekeilt ist, einen Anker 29 b, mehrere innen und außen voneinander getrennte Bremsscheiben 29 c und einen der Bremsscheibe 29 c benachbarten Magnetkern 29 e, der eine Spule 29 d enthält und mittels eines Kugellagers 29 f auf der Welle 24 gelagert und mittels des Gehäuses der Bremse an der Gehäusewand 22 a befestigt ist.

In einer derartigen Bremse bewirkt der durch den Stromfluß durch die Spule 29 d erzeugte magnetische Kraftfluß eine Kupplung des Ankers 29 b mit der Bremsscheibe 29 c, durch deren Reibungskraft die Drehung der Welle 24 kontrolliert wird. Diese Bremse kann auch als Krafthalteeinrichtung verwendet werden.

In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektromagnetischen Schaltkupplung gezeigt, die als Kupplung 38 bzw. 39 für die Antriebszahnräder 36, 37 und als Kupplung 32 verwendet werden kann und nachstehend anhand der Kupplung 39 beschrieben wird. Es handelt sich dabei um eine MWC-Kupplung der Ogura Clutch Co., Ltd.

Diese Kupplung hat ein antreibendes inneres Kupplungsglied 38 a, das auf die Antriebswelle 31 aufgekeilt ist, einen Anker 38 b, der durch eine Keilverzahnung der Außenumfangsfläche des antreibenden inneren Kupplungsgliedes 38 a mit diesem verbunden ist, eine aus mehreren inneren und äußeren Lamellen bestehende Kupplungsscheibe 38 c, einen Rotor 38 d und einen dem antreibenden inneren Kupplungsglied 38 a benachbarten Magnetkern 38 e, der eine Spule 38 f enthält, mittels eines Kugellagers 38 g auf der Antriebswelle 31 gelagert und an dem Gehäuse 22 befestigt ist, so daß er nicht mit der Antriebswelle 31 rotiert.

Das Antriebszahnrad 36 ist auf einer Seite mit einem Kupplungsglied 36 a versehen und ist mit einem Kugellager 36 b auf der Antriebswelle 31 drehbar gelagert. Das Kupplungsglied 36 a ist mit der äußeren Lamelle der Kupplungsscheibe 38 c verbunden und wird von dem antreibenden inneren Kupplungsglied 38 a durch die Reibungskraft angetrieben, die erzeugt wird, wenn bei einem Stromfluß durch die Spule 38 f der Anker 38 b, die Kupplungsscheibe 38 c und der Rotor 38 d durch die dann erzeugte magnetische Kraft miteinander gekuppelt sind.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Spritzgießmaschine beschrieben.

Zunächst wird durch Einschalten der elektromagnetischen Kupplung 32 das als Platte ausgebildete Kupplungsglied 32 c gegen das Kupplungsglied 32 a gezogen, so daß die Antriebswellen 30, 31 durch die Kupplungswelle 32 b miteinander verbunden sind. Dagegen werden die elektromagnetischen Kupplungen 38 und 39 auf der Antriebswelle 31 ausgeschaltet, so daß die Antriebszahnräder 36 und 37 auf der Antriebswelle 31 frei drehbar sind. In diesem Zustand wird der Servomotor 40 eingeschaltet, so daß die beiden Antriebswellen 30, 31 gleichzeitig in demselben Sinne gedreht werden und auch das auf der Antriebswelle 30 vorgesehene Zahnrad 35 gedreht wird. Da das Zahnrad 35 mit dem Zahnrad 17 der Drehscheibe 16 kämmt, beginnt auch die Drehscheibe 16, sich zu drehen und die Gewindespindel 15 zusammen mit der Formträgerplatte 13 zum Schließen der Spritzgießform 14, d. h. in Fig. 1 nach rechts, zu bewegen. Durch diese Bewegung werden die beiden Hälften der Form 14 zusammengeführt und danach vorgespannt. Der Vorspanndruck wird durch die Stromstärke in dem Servomotor 40 angezeigt.

Wenn der von der Gewindespindel 15 übertragene Vorspanndruck einen voreingestellten Wert erreicht, wird die Krafthalteeinrichtung 42 eingeschaltet, die innere Bremsscheibe in Eingriff gebracht und dadurch über die Kupplungswelle 32 b und das Kupplungsglied 42 b die Antriebswelle 30 am Gehäuse 22 festgelegt. Das andauernde Arretieren der Antriebswelle 30 bewirkt, daß in der Kupplung 32 das Kupplungsglied 32 a nicht länger erregt wird, so daß die Kupplung gelöst und die Verbindung zwischen den beiden Antriebswellen 30, 31 aufgehoben wird. Es wird also die der Schließeinheit 1 zugeordnete Antriebswelle 30 arretiert, sobald der voreingestellte Druck erreicht ist, und es werden dadurch zum Aufrechterhalten des Vorspanndruckes verschiedene mit der Antriebswelle 30 verbundene Teile ebenfalls festgelegt.

In dem Zeitpunkt, in dem die Erregung des Kupplungsgliedes 32 a aufhört, wird in der Spritzeinheit 2 die elektromagnetische Kupplung 39 eingeschaltet, so daß unter der Einwirkung der magnetischen Kraft die innere Kupplungsscheibe angezogen und daher über das Kupplungsglied 37 a das Antriebszahnrad 37 mit der Antriebswelle 31 verbunden wird und die Drehung beginnen kann.

Bei rotierendem Antriebszahnrad 37 dreht sich das Zahnrad 27 zusammen mit der Welle 24 gegensinnig, und zwar gemäß der Darstellung in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß die mit der Gewindespindel 23 verschraubte Gewindemutter 25 nach links bewegt wird. Da in der Gewindemutter 25 die Welle 26 der Spritzschnecke 20 drehbar gelagert ist, wird durch die Bewegung der Gewindemutter 25 auch die Spritzschnecke 20 nach links bewegt und vorgeschoben, so daß vorher in den Endteil des Heizzylinders 21 dosiertes, schmelzflüssiges Harz durch Düsen in die Spritzgießform 14 gespritzt wird.

Nachdem ein Schuß aus schmelzflüssigem Harz vollständig eingespritzt ist, wird der Servomotor 40 abgestellt. Dazu kann man elektrische Sensoren verwenden, die in Spritzgießmaschinen üblich sind, wie eine elektrische Steuereinrichtung, die auf ein Signal des betreffenden Sensors anspricht.

Ungefähr gleichzeitig mit dem Abstellen des Servomotors 40 wird die vorher eingeschaltete Kupplung 39 ausgeschaltet, so daß das Antriebszahnrad 37 freigegeben wird und die Welle 24 stehenbleibt. Danach wird die andere Kupplung 38 eingeschaltet, so daß deren innere Kupplungsscheibe 38 c mit dem Kupplungsglied 36 a gekuppelt und das Antriebszahnrad 36 mit der Antriebswelle 31 verbunden wird. Nach der Durchführung dieser Kupplungsschaltvorgänge wird der Servomotor 40 wieder eingeschaltet, und zwar in dem seinem vorhergehenden Betrieb entgegengesetzten Drehsinn. Infolgedessen ist auch der Drehsinn des Antriebszahnrades 36, der Antriebswelle 31 und des Zahnrades 28 umgekehrt; das Zahnrad 28 dreht sich nun im Uhrzeigersinn. Da dieses Zahnrad 28 mit der Welle 26 der Spritzschnecke 20 verbunden ist, wird auch diese im Uhrzeigersinn gedreht, so daß das Harz aus einem Fülltrichter 43 abgezogen und im Heizzylinder unter Druck vorgeschoben wird. Dabei wird es geschmolzen und plastifiziert und sammelt sich am vorderen Ende der Spritzschnecke 20. Wenn die Menge des schmelzflüssigen Harzes zunimmt, wird die Spritzschnecke 20 während ihrer Drehung durch den sich aufbauenden Druck im Harz zurückgeschoben. Da der hintere Teil der Spritzschnecke 20 über die Welle 26 in der Gewindemutter 25 drehbar gelagert ist, wird die Gewindemutter 25 zusammen mit der Spritzschnecke 20 und dem auf der Welle 26 sitzenden Zahnrad 28 in der Fig. 1 nach rechts bewegt und dreht die Welle 24. Wenn jetzt die Gegendrucksteuereinrichtung 29 derart betätigt wird, daß sie der Drehung der Welle 24 eine vorherbestimmte Rückhaltekraft entgegensetzt, wirkt auf die Spritzschnecke 20 ein Gegendruck ein, der das Plastifizieren und Dosieren des Harzes bewirkt. Wenn die Gewindemutter 25 in eine vorherbestimmte Stellung (Ausgangsstellung) zurückgestellt worden ist, wird der Servomotor 40 gestoppt und die Kupplung 38 ausgeschaltet, so daß das Antriebszahnrad 36 freigegeben und die Spritzschnecke 20 nicht mehr von dem Zahnrad 28 gedreht und nicht weiter zurückgezogen wird. Jetzt ist die Dosierung beendet. Nach dem Dosieren wird die Krafthalteeinrichtung 42 ausgeschaltet, so daß die Antriebswelle 30 zusammen mit der Kupplungswelle 32b freigegeben wird. Dann wird das Kupplungsglied 32 a der Kupplung 32 angezogen und dadurch die Antriebswelle 32 mit der Kupplungswelle 32 b verbunden, so daß die beiden Antriebswellen 30, 31 wieder über die Kupplungswelle 32 b miteinander verbunden sind und der Servomotor 40 die Antriebswelle 30 umgekehrt dreht.

Infolge dieser umgekehrten Drehung der Antriebswelle 30 wird die mit ihr über das Antriebsrad 35 und das Zahnrad 17 verbundene Drehscheibe 16 ebenfalls anders herum gedreht als zuvor, nämlich entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch die Gewindespindel 15 in ihre Ausgangsstellung bewegt wird. Dabei wird die Formträgerplatte 13 mit einer Hälfte der Form 14 darauf zurückgezogen und die Form 14 geöffnet. Wenn elektrisch erfaßt wird, daß die Formträgerplatte 13 ihre Ausgangsstellung erreicht hat, bleibt der Servomotor 40 stehen. Jetzt ist ein Arbeitsspiel der Spritzgießmaschine vollständig durchgeführt worden.

In den in den Fig. 4 bis 12 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Spritzeinheit weiterentwickelt und mittels eines Servomotors bewegbar, bei dem es sich um einen Gleichstrommotor CN-2000 der Sanyo Denki Co., Ltd., handelt.

Die Ausbildung der Schließeinheit ist in Fig. 12 dargestellt.

In den Fig. 4 bis 12 sind Teile, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ähneln, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Bei dem in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 22, das den die Spritzschnecke 20 der Spritzeinheit 2 enthaltenden Heizzylinder 21 trägt, gegenüber der Schließeinheit 1 beweglich angeordnet und greift mit den unteren Rändern beider Seitenwände in Führungsschienen 44 ein, die oben auf dem Maschinenbett 3 zu beiden Seiten desselben vorgesehen sind (Fig. 7).

Im oberen Teil des Gehäuses 22 ist im Innern desselben die am hinteren Ende der Spritzschnecke 20 vorgesehene und mit einem Zahnrad 28 zum Drehen der Schnecke versehene Welle 26 angeordnet, deren Ende in einem an der Gewindemutter 25 befestigten Glied 25 a drehbar gelagert ist, das zum Vorschieben der Spritzschnecke 20 dient. Zu beiden Seiten der Gewindespindel 23 erstrecken sich zwei horizontale Führungsstangen 45 durch das Glied 25 a hindurch, welches auf ihnen verschiebbar ist. Die Führungsstangen sind in der vorderen und hinteren Wand des Gehäuses 22 befestigt. Die in der Gehäusewand 22 a drehbar gelagerte Gewindespindel 23 ist mit der Gewindemutter 25 verschraubt. Das Zahnrad 27 zum Vorschieben der Spritzschnecke 20 ist auf der Welle 24 der Gewindespindel 23 montiert. Das äußere Ende der Welle 24 steht mit der Gegendrucksteuereinrichtung 29 in Verbindung, die eine mit der Gehäusewand 22 a verbundene Bremse hat.

Im unteren Teil des Gehäuses 22 sind im Innern desselben zwei drehbar gelagerte, parallele Antriebswellen 31, 46 vorgesehen, auf denen zwei miteinander kämmende Zahnräder 47, 48 montiert sind, welche die Antriebswellen 31, 46 synchronisieren. Mit dem äußeren Ende einer Antriebswelle 46 ist der an der Unterseite des Gehäuses 22 montierte Servomotor 40 durch einen Treibriemen 51 verbunden, der um Riemenscheiben 49, 50 auf den entsprechenden Wellenenden herumgeführt ist.

Auf der Antriebswelle 31 ist mit einer elektromagnetischen Schaltkupplung 39 das Antriebszahnrad 37 montiert, das zum Vorschieben der Spritzschnecke 20 mit dem Zahnrad 27 kämmt. Auf der Antriebswelle 46 ist mit einer weiteren elektromagnetischen Schaltkupplung 38 das Antriebszahnrad 36 montiert, das zum Drehen der Spritzschnecke mit dem Zahnrad 28 kämmt.

Die Antriebswelle 31 ist an ihrem im Inneren des Gehäuses 22 liegenden Ende mit der Schaltkupplung 32 derart verbunden, daß sie mit der Antriebswelle 30 gekoppelt oder von ihr getrennt werden kann. Ähnlich wie in der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 ist die Kupplungswelle 32 b mit dem Verbinder 33 und der Krafthalteeinrichtung 42 verbunden.

Auf dem im Gehäuse 22 liegenden Ende der Antriebswelle 46 ist drehbar ein Düsenanstellmechanismus 52 gelagert, der das Gehäuse 22 durchsetzt, gegenüber der Wand 22 a drehbar ist und dazu dient, die ortsfeste Platte 11 der Schließeinheit mit dem Gehäuse 22 zu verbinden.

Der Düsenstellmechanismus 52 hat eine Gewindespindel 52 b mit einem Gewinde und mit einem gewindefreien Schaft 52 a und ist mit einer Spindelmutter 52 c verschraubt, die auf der ortsfesten Platte 11 vorgesehen ist. Der Schaft 52 a und das im Gehäuse 22 liegende Ende der Antriebswelle 46 sind von einer Schaltkupplung 53 umgeben. Diese hat ein elektromagnetisch betätigtes Kupplungsglied 53 a und ein mit dem Ende des Schaftes 52 a verbundenes Kupplungsglied 53 b. Durch die Erregung des Kupplungsgliedes 53 a werden die Antriebswelle 46 und der Schaft 52 a miteinander verbunden; zum Anstellen der Düsen wird die Spindel 52 b gedreht und daher das Gehäuse 22 mit der Spritzeinheit zu der Schließeinheit hin bewegt.

In dem Düsenanstellmechanismus 52 ist an der Gehäusewand 22 a und der Spindel 52 b eine zum Halten der Düsenanstellkraft dienende Einrichtung 54 angeordnet, die aus einer Magnetbremse besteht.

Die in der Fig. 8 gezeigte weitere Ausführungsform zeigt eine andere Einrichtung zum Bewegen des beweglichen Gliedes 25 a, mit welchem die Schnecke 20 verschoben wird. In dieser Ausführungsform wird das Glied 25 a durch Drehung der Führungsstange 45 bewegt, die zu diesem Zweck in der Gehäusewand drehbar gelagert sind und in ihrem mittleren Bereich mit einem Gewinde 45 a versehen sind und damit in zwei Gewindebohrungen stecken, die in zwei Seitenteilen 25 b des Gliedes 25 a vorgesehen sind. Infolgedessen wird das Glied 25 a vorgeschoben, wenn die Führungsstangen 45 dadurch gedreht werden, daß die Zahnräder 45 b gedreht werden, die mit dem Zahnrad 27 kämmen, das auf der Welle 24 sitzt, die mittig im hinteren Teil des beweglichen Gliedes 25 a drehbar gelagert ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Spritzeinheit nach den Fig. 4 bis 7 ausführlich beschrieben.

Wenn die Antriebswellen 30, 31 durch die Schaltkupplung 32 und die Kupplungswelle 32 b miteinander gekuppelt sind, läuft der Servomotor 40 im Vorwärtsdrehsinn. In diesem Zustand werden in der Spritzeinheit 2 die Antriebszahnräder 36, 37 durch Ausschalten der Kupplungen 38, 39 freigegeben. Ferner wird die Schaltkupplung 53 zwischen der Antriebswelle 46 und dem Düsenanstellmechanismus 52 ausgeschaltet, so daß die Verbindung zwischen diesen beiden Teilen aufgehoben wird. Ähnlich wie in der Fig. 1 wird in der Schließeinheit die Drehscheibe 16 mittels der Antriebswelle 30, dem Antriebszahnrad 35 und dem Zahnrad 17 gedreht und dadurch die Gewindespindel 15 vorgeschoben. Infolgedessen wird die Formträgerplatte 13 vorgeschoben und die Form 14 geschlossen und vorgespannt. Wenn die Vorspannkraft einen vorherbestimmten Wert erreicht, wird die Krafthalteeinrichtung 42 elektromagnetisch betätigt, so daß die Antriebswelle 30 zusammen mit der Kupplungswelle 32 b am Gehäuse 22 festgelegt und dadurch die Drehung des Servomotors 40 beendet wird. Ferner wird die Kupplung 32 ausgeschaltet, so daß die Verbindung mit der Antriebswelle 31 aufgehoben wird. Im Anschluß an diesen Vorgang wird in der Spritzeinheit durch einen Befehl die Schaltkupplung 53 eingeschaltet, so daß die Antriebswelle 46, der Schaft 52 a und die Spindel 52 b des Düsenanstellmechanismus 52 drehfest miteinander verbunden sind und von dem Servomotor 40 gedreht werden. Dadurch wird die Spindel 52 b in die ortsfeste Platte 10 hineinbewegt und dadurch das Gehäuse 22 herangezogen. Da die Antriebswelle 30 in dem Verbinder 33 axial verschiebbar ist, wird das Gehäuse 22 unabhängig von der Antriebswelle 30 zu der auf dem Maschinenbett ortsfest angeordneten Platte 11 hinbewegt, so daß die Düse angestellt wird.

Wenn ein Positionssensor das Anstellen der Düse erfaßt hat, wird die zum Halten der Düsenanstellkraft dienende Einrichtung 54 betätigt, der Servomotor 40 angehalten, die Kupplung 53 geöffnet, und dann bewirkt ein Befehl, daß die Kupplung 39 eingeschaltet wird, die die Antriebswelle 31 und das Antriebszahnrad 37 miteinander verbindet, und der Servomotor 40 gedreht wird, so daß das Zahnrad 27 zusammen mit der Gewindespindel 23 gedreht und der Spritzvorgang durchgeführt wird. Infolge der Drehung der Gewindespindel 23 wird das bewegliche Glied 25 a und mit ihm die Spritzschnecke 20 zur Durchführung des Spritzvorganges vorgeschoben.

Nach vollständiger Durchführung des Spritzvorganges bleibt der Servomotor 40 stehen und wird gleichzeitig die Kupplung 39 ausgeschaltet, so daß das Antriebszahnrad 37 jetzt auf der Antriebswelle 31 frei drehbar ist. Ferner wird die auf der Antriebswelle 46 angeordnete Kupplung 38 eingeschaltet und dadurch die Antriebswelle 46 mit dem Antriebszahnrad 36 verbunden.

Wenn durch einen Befehl der Servomotor 40 andersherum gedreht wird, dreht sich mit dem Antriebszahnrad 36 auch das zum Drehen der Spritzschnecke 20 dienende Zahnrad 28, so daß die Zuführung des Materials beginnt. In diesem Zeitpunkt wird die Gegendrucksteuereinrichtung 29 derart betätigt, daß sie einen Gegendruck erzeugt. Aus dem Fülltrichter 43 wird Kunststoff abgezogen, plastifiziert und durch die sich drehende Spritzschnecke 20 unter Druck deren vorderem Ende zugeführt. Infolge des Druckes des schmelzflüssigen Kunststoffes wird die Spritzschnecke 20 und mit ihr das bewegliche Glied 25 a zurückgeschoben. Dieser Rückzug wird elektrisch überwacht. Nach dem vollständigen Dosieren des Kunststoffes bleibt der Servomotor 40 vorübergehend stehen.

Wird nach dem Ausschalten der zum Halten der Düsenanstellkraft dienenden Einrichtung 54 und dem Einschalten der Schaltkupplung 53 der Servomotor 40 wieder andersherum gedreht, wird auch die Spindel 52 b andersherum gedreht und dadurch das Gehäuse 22 in seine Ausgangsstellung zurückgestellt und die Anstellung der Düse aufgehoben. Dies wird durch einen Sensor kontrolliert. Jetzt ist ein Arbeitszyklus des Spritzgießverfahrens vollständig durchgeführt worden, und es werden verschiedene Teile in ihre Ausgangsstellung für das nächste Arbeitsspiel gebracht.

Während des Schließ-, Vorspann- und Spritzvorganges kann die Stromaufnahme des Servomotors 40 mit der in der Fig. 9 gezeigten Einrichtung überwacht und aufgrund dieser Überwachung eine Steuerung vorgenommen werden. In dieser Einrichtung sind zwischen einem zentralen Steuergerät 55 und einem vom Servomotor 40 gesteuerten Vertärker 56 ein Drehzahlsteller 57 und ein ihm parallel geschalteter Drehmomentsteller 58 geschaltet. Mit dem Servomotor 40 und dem Verstärker 56 ist noch ein Tachogenerator 41 verbunden. Ein Stromstärkesteller 61 ist über einen Vergleicher 60 mit einem Stromstärkesensor 59 verbunden, der im Stromkreis des Servomotors 40 liegt. Der Vergleicher 60 ist mit dem zentralen Steuergerät 55 verbunden.

Mit dem zentralen Steuergerät 55 sind die Kupplung 32, die Vorspannkrafthalteeinrichtung 42, ein Positionssensor 62, ein Einschalter 63 und ein Verstärker 64 zur Steuerung des von der Gegendrucksteuereinrichtung 29 aufgebrachten Gegendrucks verbunden.

Nachstehend wird beschrieben, wie die Vorspannhaltekraft erfaßt wird.

Wenn die Antriebswellen 30, 31 durch die Kupplung 32 und die Kupplungswelle 32 b miteinander gekuppelt sind, läuft der Servomotor 40 im Vorwärtsdrehsinn.

Wenn die Formträgerplatte 13 bewegt und die Form 14 geschlossen wird, nehmen das Drehmoment und die Stromaufnahme zu. Jetzt vergleicht der Vergleicher 60 die an dem Stromsteller 61 eingestellte, einem vorgegebenen Drehmoment entsprechende Stromstärke mit der von dem Stromstärkesensor 59 erfaßten Stromstärke. Sind beide gleich, steuert das zentrale Steuergerät 55 die Vorspannkrafthalteeinrichtung 42 an, und es wird die Antriebswelle 30 am Gehäuse arretiert, so daß die Formträgerplatte 13 in der Vorspannstellung bleibt.

Da in diesem Zustand das Drehmoment auf die Antriebswelle 30 einwirkt, wird die Vorspannkrafthalteeinrichtung 42 aktiviert und danach die Kupplung 32 ausgeschaltet, um die Verbindung zu der Antriebswelle 31 aufzuheben. Das von dem Servomotor 40 ausgeübte Drehmoment wird jetzt zum Anstellen der Düse und zum Spritzen verwendet.

Vorstehend wurde beschrieben, was geschieht, wenn die Vorspannkraft in der Spritzgießmaschine erfaßt wird. Auf ähnliche Weise kann man auch die Düsenanstellkraft, den Spritzdruck und das auf die Spritzschnecke einwirkende Drehmoment erfassen und steuern.

In den Fig. 10 und 11 ist ein von dem Motor betätigter Auswerfer für das Spritzgußteil gezeigt. Dieser Auswerfer besitzt einen Auswerferstift 66, der ein Verbindungselement 65 der Gewindespindel 15 durchsetzt, der auf der Rückseite der Formträgerplatte 13 vorgesehen ist, ferner einen am unteren Ende der Formträgerplatte 13 vorgesehenen Motor 67 als Dreh- und Vorschubeinrichtung und eine Welle 68. Die Drehscheibe 16 ist mittels eines Kugellagers 16 a in der ortsfesten Platte 10 drehbar gelagert. Die Gewindespindel 15 ist in eine Gewindebuchse 16 b geschraubt, die in der Drehscheibe 16 befestigt ist.

Zu dem Elektromotor 67 gehören ein Untersetzungs- und Drehzahlwechselgetriebe, das je nach der Art des auszuwerfenden Spritzgußteils die Drehzahl des Elektromotors entsprechend untersetzt und die Welle 68 antreibt, die eine Vor- und Rückwärtsbewegung des Auswerferstiftes 66 bewirkt.

Die Welle 68 und der Auswerferstift 66 sind miteinander durch ein Getriebe verbunden. In der dargestellten Ausführungsform trägt der Auswerferstift 66 auf seinem hinteren Endteil eine Zahnstange 69, mit der ein Ritzel 70 kämmt, dessen Welle 71 mit der Welle 68 verbunden ist, so daß durch deren Drehung der Auswerferstift vor- und zurückbewegt wird.

In der Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform der Schließeinheit 1 und des Auswerfers gezeigt. Die Drehscheibe 16 der Schließeinheit 1 besteht aus einem drehbaren Zylinder 16 d und einer Buchse 16 e; der Zylinder 16 d durchsetzt die ortsfeste Platte 10, ist in ihr drehbar gelagert und mittels seines Bundes und des Bundes des Zahnrades 17 in ihr festgelegt. Am inneren Ende des drehbaren Zylinders 16 d sitzt die Buchse 16 e, die die Gewindespindel 15 aufnimmt. Auf dem äußeren Endteil des Zylinders 16 d sitzt ein Zahnrad 17, das mit dem Zahnrad 35 der Antriebswelle 30 kämmt. In der Buchse 16 e sind innen mehrere Kugeln 16 c angeordnet, die in eine wendelförmige Kugelführung 15 a auf dem Umfang der Gewindespindel 15 eingreifen. In dem Auswerfer erstreckt sich ein Auswerferstift 72 durch eine Bohrung der Gewindespindel 15 zu der Formträgerplatte 13. Der Auswerferstift 72 ist an seinem hinteren Ende mit der ortsfesten Platte 10 verbunden und ist mit einer Mutter 74 verschraubt, die konzentrisch an einer Buchse 73 vorgesehen ist, die auch als eine Abdeckung zwischen dem hinteren Ende des Auswerferstiftes 72 und dem äußeren Ende der Gewindespindel 15 dient und einen Abstand freiläßt, so daß die Buchse 73 in einer bestimmten Stellung gegenüber der Formträgerplatte 13 und der Gewindespindel 15 festgelegt ist. Infolgedessen wird bei jedem Öffnen der Form das äußere Ende des Auswerferstiftes 72 aus der Formträgerplatte 13 ausgefahren. Das Maß, um welches der Auswerferstift 72 aus der Formträgerplatte 13 ausgefahren wird, kann durch ein auf dem hinteren Teil des Auswerferstiftes vorgesehenes Gewinde 72 a und die Mutter 74 eingestellt werden.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Servomotor 40 mit der Antriebswelle 31 auf der Seite verbunden, auf der sich die Spritzeinheit 2 befindet. Der Motor kann jedoch auf derselben Seite angeordnet werden wie die Schließeinheit 1.

In diesem Fall wird der Servomotor 40 mit der Antriebswelle 30 verbunden. Die Erfindung ist daher nicht auf eine bestimmte Anordnung des Servomotors eingeschränkt.

Claims (12)

1. Spritzgießmaschine, deren Formschließ- und Spritzeinheit über Getriebe und wahlweise betätigbare elektromagnetische Kupplungen von ein und demselben Servomotor angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (31) des außen am Gehäuse (22) der Spritzeinheit (2) angeflanschten, in seiner Drehrichtung umkehrbaren Servomotors (40) über je eine elektromagnetische Kupplung (39, 38, 32, 42) mit einem Zahnrad- und Gewindespindelgetriebe (37, 27, 25, 23) zum axialen Verstellen einer Spritzschnecke (20), einem Zahnradgetriebe (28, 36) zum Drehen der Spritzschnecke (20) und über einen Verbinder (33, 34) mit der mit ihr (31) fluchtenden Antriebswelle (30) der Formschließeinheit (1) verbunden ist, welche über ein Zahnradgetriebe (17, 35) eine Gewindespindel (15) dreht, über die eine in Führungen (12) axial bewegliche Formträgerplatte (13) verstellbar ist.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (23, 24) in der Gehäusewand (22 a) in einer elektromagnetischen Gegendrucksteuereinrichtung (29) gelagert ist.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsräder (36, 37) über elektromagnetische Kupplungen (36 a, 37 a) mit der Antriebswelle (31) der Spritzeinheit (2) verbindbar sind.

4. Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (31) der Spritzeinheit (2) zwischen der Kupplung (32) und dem Verbinder (33, 34) eine elektromagnetische Kupplung (42) angeordnet ist, deren Magnetbremse (42 a) an der Gehäusewand (22 a) fest gelagert ist.

5. Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzeinheit (2) und die Formschließeinheit (1) auf Schienen (44) des Maschinenbettes gegeneinander verschieblich sind.

6. Spritzgießmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemutter (25) auf zwei Seiten von Stangen (45) geführt ist und in ihrer Frontseite die das Antriebszahnrad (28) tragende Drehwelle (26) für die Spritzschnecke (20) gelagert ist.

7. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemutter (25) durch auf ihren zwei Seiten angebrachte, synchron angetriebene Gewindespindeln (45 a) bewegbar ist.

8. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (40) synchron zwei parallel laufende Wellen (31, 46) antreibt, von denen einer (31) der Vorschub der Spritzschnecke (20), der anderen (46) deren Drehung zugeordnet ist.

9. Spritzgießmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ende der zweiten Welle (46) eine Gewindespindel (52 b) kuppelbar ist, mit der der Abstand der Spritzeinheit (2) von der Formschließeinheit (1) auf dem Maschinenbett (3) einstellbar ist.

10. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach Schließen der Form (14) durch das steigende Drehmoment ansteigende, durch den Servomotor (40) fließende Strom bei Erreichen einer vorbestimmten Höhe über einen Stromstärkesensor (59) und ein Steuergerät (55) die elektromagnetische Kupplung (42) betätigt und die Antriebswelle (30) von der Welle (31) abkuppelt.

11. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der Formträgerplatte (13) das Getriebe (69) eines die Formträgerplatte (13) zentral durchbrechenden Auswerferstiftes (66) angeordnet ist, der von einem eigenen Motor (67) betätigbar ist.

12. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Formträgerplatte (13) zentral durchbrechender Auswerferstift (72), der die Gewindespindel (15) axial durchsetzt, an der Formschließeinheit (1) festgeschraubt (72 a, 74) ist.