DE10040322A1 - Spritzgießmaschine, insbesondere Kunststoffspritzgießmaschine, und Antriebsvorrichtung für eine Spritzgießmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine, insbesondere eine Kunststoffspritzgießmaschine, mit einem geradlinig bewegbaren Glied, das insbesondere eine bewegliche Formaufspannplatte oder eine bewegliche Einspritzeinheit ist, und mit einer Antriebsvorrichtung für das bewegliche Glied, die einen elektrischen Antriebsmotor und einen Gewindetrieb umfaßt, der eine Gewindespindel und eine in die Gewindespindel eingreifende Spindelmutter aufweist und der mit dem beweglichen Glied direkt verbunden ist. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießmaschine dieser Art so weiterzuentwickeln, daß auch bei hohen Belastungen eine lange Lebensdauer der Antriebsvorrichtung gewährleistet werden kann. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gewindetrieb ein hydrostatischer Gewindetrieb ist, der hoch belastbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Spritzgießmaschine, insbe­ sondere eine Kunststoffspritzgießmaschine, die die Merkmale aus dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 aufweist, und eine Spritzgießmaschine mit einer sol­ chen Antriebsvorrichtung.

Insbesondere für das Verfahren der beweglichen Formaufspannplatte und der Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine hat eine Antriebsvorrichtung zwei wich­ tige unterschiedliche Forderungen zu erfüllen. Zum einen soll sie das geradlinig bewegbare Glied, zum Beispiel die Formaufspannplatte, zum Schließen und zum Öffnen der Form möglichst schnell verfahren, damit die Zykluszeit für die Herstel­ lung eines Formstücks klein gehalten werden kann. Zum andern soll sie die Formaufspannplatte und damit die ganze Form gegen den hohen Spritzdruck mit großer Kraft zuhalten können. Zum einen sind also Stellbewegungen mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, zum andern sind ohne wesentliche Bewegung hohe Kräfte auszuüben. Die Einspritzeinheit einschließlich Plastifizierschnecke wird beim Einspritzen von Kunststoff in die Form mit relativ hoher Geschwindigkeit in Richtung auf die Form zu bewegt, bis die Form vollständig mit Kunststoff gefüllt ist. Wird im Anschluß daran die sich in der Form befindliche Kunststoffschmelze einem sogenannten Nachdruck ausgesetzt, so muß der Antrieb eine hohe Kraft ohne wesentliche Bewegung der Plastifizierschnecke aufbringen.

Es sind Antriebsvorrichtungen für Spritzgießmaschinen bekannt, die gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 einen Gewindetrieb zwischen einem An­ triebsmotor und einem zu bewegenden Glied der Spritzgießmaschine besitzen. Als Antriebsmotor wird meist ein Elektromotor verwendet. Die Drehbewegung ei­ nes Rotors des Elektromotors wird über den Gewindetrieb in eine geradlinige Be­ wegung umgewandelt wird. Der Gewindetrieb ist aus Gründen der Verschleißre­ duzierung meist ein Kugel- oder Rollengewindetrieb.

Beispielhaft für Antriebsvorrichtungen mit Gewindetrieb, der eine Gewindespindel und eine in die Gewindespindel eingreifende Spindelmutter aufweist, sei hier auf die Spritzgießmaschinen nach der US-A 4 615 669, der US-A 4 929 165 oder der US-A 5 362 222 hingewiesen, bei denen Elektromotoren als Antriebsmotoren verwendet werden. Die US- A 4 615 669 zeigt eine Antriebsvorrichtung für die be­ wegliche Formaufspannplatte, wobei die Gewindespindel fest mit der Formauf­ spannplatte verbunden ist und die Spindelmutter rotierend antreibbar ist. Bei einer in der US-A 4 615 669 gezeigten Antriebsvorrichtung für die Einspritzeinheit ist die Spindelmutter fest mit der Einspritzeinheit verbunden und die Gewindespindel ist rotierend antreibbar. Die US-A 4 929 165 zeigt eine Antriebsvorrichtung für die bewegliche Formaufspannplatte, wobei die Spindelmutter fest mit der beweglichen Formaufspannplatte einer Spritzgießmaschine verbunden ist. Die US-A 5 362 222 zeigt eine erste Antriebsvorrichtung, bei der die Spindelmutter fest mit der Ein­ spritzeinheit verbunden ist. Bei einer zweiten Antriebsvorrichtung sind mit der Spindelmutter zwei Kniehebel gelenkig verbunden, die außerdem noch an eine ortsfeste Abstützplatte und an die bewegliche Formaufspannplatte angekoppelt sind.

Ein Gewindetrieb ist auch als Kugel- oder Rollengewindetrieb nur begrenzt belast­ bar ist, wenn er nicht vorzeitig verschleißen soll. Insofern sind die in den US-A 4 615 669 und US-A 4 929 165 gezeigten elektromechanische Antriebsvorrichtung, bei denen der Gewindetrieb unmittelbar mit der beweglichen Formaufspannplatte bzw. der Einspritzeinheit verbunden ist, nur für kleine Spritzgießmaschine ver­ wendbar, wenn man einen häufigen Austausch des Gewindetriebs vermeiden will. Bei der Antriebsvorrichtung mit Kniehebel nach der US-A 5 362 222 nehmen die Kniehebel auch bei relativ kleinen Stellwegen für das zu bewegende Glied viel Bauraum in Anspruch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung, die die Merk­ male aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist, bzw. eine Spritzgieß­ maschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruch 2, so weiterzuentwickeln, daß auch bei hohen Belastungen eine lange Lebensdauer gewährleistet werden kann.

Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, daß der Gewindetrieb erfindungsgemäß ein hydrostatischer Gewindetrieb ist. Hydrostatische Gewindetriebe sind an sich bekannt. Es wird dazu beispielhaft auf die DE 38 28 617 oder die US-A 5 816 104 verwiesen, deren Inhalt hiermit ausdrücklich als Offenbarung einbezogen wird. Eine nähere Beschreibung eines solchen hydrostatischen Gewindetriebs erübrigt sich deshalb. Hydrostatische Gewindetriebe erfüllen hohe Anforderungen an Steife, Beschleunigungsvermögen und Schnelligkeit. Vor allem sind sie auch bei hohen Belastungen kaum einem Verschleiß unterworfen und haben deshalb eine lange Lebensdauer bei hoher Genauigkeit. Sie sind deshalb für den Einsatz bei Spritzgießmaschinen, die mit hohen Zykluszahlen arbeiten und bei denen Ge­ schwindigkeits- und Druckprofile genau nachgefahren werden sollen, hervorra­ gend geeignet.

Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung wird gemäß den Patentansprüchen 3 und 4 in besonders vorteilhafter Weise für den Antrieb der beweglichen Formauf­ spannplatte oder die Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine verwendet, da für diese beweglichen Glieder zum Zuhalten der Form und zum Nachpressen des Werkstoffs normalerweise besonders hohe Kräfte aufgebracht werden müssen.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine mit zwei erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtungen ist in der Zeichnung dargestellt. An­ hand dieser Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.

Nach der Zeichnung besitzt eine Spritzgießmaschine, z. B. eine Kunststoffspritz­ gießmaschine, eine gestellfeste Formaufspannplatte 10, die mit einem nicht näher dargestellten Spritzkanal versehen ist, um aus einem Plastifizierzylinder 11 Kunst­ stoffmaterial in eine sich aus zwei Formhälften 12 und 13, von denen eine von der gestellfesten Formaufspannplatte 13 getragen wird, zusammensetzende Form einspritzen zu können. Die Spritzgießmaschine besitzt außerdem eine gestellfeste Abstützplatte 14, die einen Abstand von der Formaufspannplatte 10 hat. Zwischen der Formaufspannplatte 10 und der Abstützplatte 14 erstrecken sich zwei parallel zueinander verlaufende Holme 15 und 16. Eine bewegliche Formaufspannplatte 17, die die andere Formhälfte trägt, ist zwischen den beiden gestellfesten Platten 10 und 14 auf den Holmen 15 und 16 geradlinig verfahrbar geführt. Diese Formaufspannplatte 17 befindet sich, wie in der Zeichnung gezeigt, in einer von der gestellfesten Formaufspannplatte 10 entfernten Endstellung, wenn die Form zur Entnahme eines Formstücks geöffnet ist. Zum Schließen der Form wird die Formaufspannplatte 17 aus dieser Endstellung in einer schnellen Stellbewegung an die gestellfeste Formaufspannplatte 10 herangefahren. Dabei ist im wesentli­ chen zur Beschleunigung der Formaufspannplatte 17 eine natürlich von der Größe der Maschine und damit der Masse von Formaufspannplatte und Formhälfte ab­ hängige größere Kraft notwendig. Nach dem Schließen der Form muß die beweg­ liche Formaufspannplatte 17 mit einer großen Zuhaltekraft an der Formaufspann­ platte 10 gehalten werden, damit die Formhälften nicht durch den Spritzdruck auf­ geweitet werden und ungenaue Formstücke entstehen.

Bewegt und zugehalten wird die Formaufspannplatte 17 von einer Antriebsvor­ richtung 20, die einen an der Abstützplatte 14 befestigten, drehzahlregelbaren Elektromotor 21 und einen hydrostatischen Gewindetrieb 22 umfaßt, wie er zum Beispiel in der US-A 5 816 104 oder in der DE 38 28 617 A1 beschrieben ist. Der Elektromotor 21 ist ein solcher mit einer Hohlwelle 23. Der Gewindetrieb weist ei­ ne Gewindespindel 24 auf, die durch eine zentrale Öffnung der Abstützplatte 14 hindurchgeht und direkt, also ohne weitere Getriebestufen, fest mit der bewegli­ chen Formaufspannplatte 17 verbunden ist. Die Gewindespindel 24 kann sich also nicht drehen. Sie ragt in Baulänge sparender Weise frei in die Hohlwelle 23 des Elektromotors 21 hinein. Zwischen der Abstützplatte 14 und dem Elektromotor 21 sitzt auf der Gewindespindel 24 eine Spindelmutter 25, die fest mit der Hohlwelle des Elektromotors 21 verbunden ist, von diesem also rotierend angetrieben wer­ den kann.

Zum Schließen der Form wird der Elektromotor 21 in einer solchen Drehrichtung angesteuert, daß sich die Gewindespindel und mit ihr die bewegliche Formauf­ spannplatte 17, nach der Zeichnung betrachtet, nach rechts auf die gestellfeste Formaufspannplatte 10 zu bewegt. Dafür ist eine relativ geringe Kraft notwendig. Nach dem Schließen der Form werden während des Einspritzens der Formmasse die beiden Formhälften 12 und 13 durch Aufbringen einer hohen Zuhaltekraft auf die bewegliche Formaufspannplatte 17 gegen den Einspritzdruck zusammenge­ halten. Auch die hohe Zuhaltekraft wird von dem Elektromotor 21 über den Ge­ windetrieb 22 aufgebracht. Der dabei auftretenden hohen Belastung ist der Ge­ windetrieb 22 wegen seiner Ausbildung als hydrostatischer Gewindetrieb gewach­ sen, ohne daß ein vorzeitiger Verschleiß auftritt.

Zum Öffnen der Form wird der Elektromotor 21 in die entgegengesetzte Dreh­ richtung angesteuert.

Der Plastifizierzylinder 11 enthält eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 31, die Bestandteil einer insgesamt mit 30 bezeichneten, axial verfahrbaren Einspritzein­ heit ist. Diese umfaßt außer der Schnecke 31 einen Elektromotor 32 und ein Ge­ häuse 33, an dem der Elektromotor 32 außerhalb der Achse der Schnecke 31 sitzt und in dem ein Getriebe untergebracht ist, über das der Elektromotor 32 die Schnecke drehen kann. Durch Drehen der Schnecke wird Kunststoffmaterial von einem Einfülltrichter aus an das vordere Ende der Schnecke transportiert und da­ bei geschmolzen (plastifiziert).

Für das Verfahren der Einspritzeinheit ist eine Antriebsvorrichtung 40 vorhanden, die einen gestellfest angeordneten Elektromotor 41 und einen hydrostatischen Gewindetrieb 42 umfaßt, wie er zum Beispiel in der US-A 5 816 104 oder in der DE 38 28 617 A1 beschrieben ist. Der Gewindetrieb weist eine Gewindespindel 44 auf, die fest mit der Antriebswelle des Elektromotors 41 verbunden ist, von diesem also rotierend angetrieben werden kann. Außerdem gehört zu dem Gewindetrieb 42 eine Spindelmutter 45, durch die die Gewindespindel 44 hindurchgeht und die fest mit dem Gehäuse 33 verbunden und wie dieses nicht verdreht werden kann. Somit ist auch der Gewindetrieb 42 direkt mit dem von ihm zu bewegenden Glied der Spritzgießmaschine, nämlich der Einspritzeinheit, verbunden.

Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form wird der Elektromotor 41 in einer sol­ chen Drehrichtung angesteuert, daß die Spindelmutter 45 und mit dieser das Ge­ häuse 33, der Elektromotor 32 und die Schnecke 31, nach der Zeichnung be­ trachtet, nach links verfahren werden. Auch die Kraft zum Nachpressen des Kunststoffs wird über den Gewindetrieb 42 vom Elektromotor 41 aufgebracht.

Zum Plastifizieren von Kunststoff dreht der Elektromotor 32 die Schnecke 31. Das vor das vordere Ende der Schnecke 31 wandernde Kunststoffmaterial erzeugt einen Staudruck, der die Schnecke und somit auch die Spindelmutter 45 nach rechts zurück zu bewegen sucht. Dies ist jedoch nur möglich, wenn sich die Ge­ windespindel dreht. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 41 kann somit ein gewünschter Staudruck eingestellt werden.

Claims (4)

1. Antriebsvorrichtung für ein geradlinig bewegbares Glied (17, 30) einer Spritzgießmaschine, insbesondere einer Kunststoffspritzgießmaschine, mit einem elektrischen Antriebsmotor (21, 41) und mit einem Gewindetrieb (22, 42), der eine Gewindespindel (24, 44) und eine in die Gewindespindel (24, 44) eingreifende Spindelmutter (25, 45) aufweist und der mit dem beweglichen Glied (17, 30) direkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindetrieb (22, 42) ein hydrostatischer Gewindetrieb ist.

2. Spritzgießmaschine, insbesondere Kunststoffspritzgießmaschine, mit einem geradlinig bewegbaren Glied (17, 30) und mit einer Antriebsvorrichtung (20, 40) für das bewegliche Glied (17, 30), die einen elektrischen Antriebsmotor (21, 41) und einen Gewindetrieb (22, 42) umfaßt, der eine Gewindespindel (24, 44) und eine in die Gewindespindel (24, 44) eingreifende Spindelmutter (25, 45) auf­ weist und der mit dem beweglichen Glied (17, 30) direkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindetrieb (22, 42) ein hydrostatischer Gewindetrieb ist.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 2 und mit einer geradlinig bewegba­ ren Formaufspannplatte (17), dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem hydrostatischen Gewindetrieb (22) direkt verbundene bewegliche Glied die Formaufspannplatte (17) ist.

4. Spritzgießmaschine nach Anspruch 2 und mit einer geradlinig bewegba­ ren Einspritzeinheit (30), dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem hydrostatischen Gewindetrieb (42) direkt verbundene bewegliche Glied die Einspritzeinheit (30) ist.