DE10059307A1 - Antriebsvorrichtung zum Ausführen zweier Arbeitsschritte an einer Kunststoffspritzgießmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die vorgesehen ist zum Ausführen zweier zumindest teilweise nacheinander zu vollziehender Arbeitsschritte an einer Kunststoffspritzgießmaschine mit einem oder mit zwei Funktionsteilen, die um eine Bewegungsachse drehbar und/oder in Richtung einer Bewegungsachse verschiebbar sind. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung für den drehenden Antrieb einer Schnecke zum Plastifizieren von Kunststoff und zum geradlinigen Verfahren der Schnecke oder eines separaten Kolbens zum Einspritzen von Kunststoff in eine Form gedacht. Eine bekannte derartige Antriebsvorrichtung weist einen Elektromotor, von dem für den ersten Arbeitsschritt über einen ersten Antriebsstrang ein Funktionsteil in einer ersten Bewegungsart und für den zweiten Arbeitsschritt über einen zweiten Antriebsstrang ein Funktionsteil in einer zweiten Bewegungsart antreibbar ist und zwei betätigbare Kupplungen auf, von denen sich eine erste Kupplung im ersten Antriebsstrang und die zweite Kupplung im zweiten Antriebsstrang befindet. DOLLAR A Es wird angestrebt, den Elektromotor günstiger anzuordnen. DOLLAR A Das angestrebte Ziel wird bei einer gattungsgemäßen Antriebsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Elektromotor so angeordnet ist, daß seine Motorwelle senkrecht zu der Bewegungsachse verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die vorgesehen ist zum Ausführen zweier zumindest teilweise nacheinander zu vollziehender Arbeitsschritte an einer Kunststoffspritzgießmaschine mit einem oder mit zwei Funktionsteilen, die um ei­ ne Bewegungsachse drehbar und/oder in Richtung einer Bewegungsachse ver­ schiebbar sind, und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist. Insbesondere dient die Antriebsvorrichtung zum drehenden Antrieb einer Schnecke zum Plastifizieren von Kunststoff und zum geradlinigen Verfahren der Schnecke oder eines separaten Kolbens zum Einspritzen von Kunststoff in eine Form.

Eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentan­ spruch 1 ist aus der US-A 4,540,359 bekannt. Dort wird ein elektrischer Rotati­ onsmotor verwendet, um eine Einspritzeinheit einschließlich einer Einspritzdüse an eine Spritzgießform heran- und wieder von der Form wegzufahren, um also die sogenannte Düsenanlagebewegung auszuführen, um die Schnecke zum Plastifi­ zieren von Kunststoff um eine Bewegungsachse zu drehen und um zum Einsprit­ zen von Kunststoff in die Spritzgießform ein Einspritzaggregat einschließlich der Schnecke in Richtung der Bewegungsachse axial zu verfahren. Zumindest die beiden letzteren Bewegungen finden zeitlich völlig getrennt nacheinander statt. Bei der bekannten Antriebsvorrichtung ist der Elektromotor seitlich am Gehäuse der Einspritzeinheit befestigt, wobei seine Achse parallel zur Richtung der Düsen­ anlage- und der Einspritzbewegung, also parallel zur Bewegungsachse verläuft. Von dem drehenden Elektromotor sind über ein Riemengetriebe und zwei mitein­ ander kämmende Zahnräder zunächst zwei drehbar im Gehäuse der Einspritzein­ heit gelagerte Zwischenwellen antreibbar. Auf der ersten Zwischenwelle sitzen fest eine Riemenscheibe und ein erstes Zahnrad und auf der zweiten Zwischen­ welle sitzt das zweite Zahnrad. Die zweite Zwischenwelle geht durch ein drittes Zahnrad hindurch, das entweder frei bezüglich der Welle drehbar oder über die zweite elektromagnetisch betätigbare Schaltkupplung mit der Welle koppelbar ist. Das Zahnrad kämmt mit einem weiteren Zahnrad, das verdrehsicher auf einer Gewindespindel befestigt ist, die zusammen mit einer geradlinig geführten Spin­ delmutter einen Gewindetrieb bildet, über den die rotierende Bewegung des Elek­ tromotors und der nachfolgenden Getriebeglieder in eine geradlinige Bewegung des Einspritzaggregats umgewandelt wird. Die erste Zwischenwelle geht durch ein Zahnrad hindurch, das über die erste elektromagnetisch betätigbare Schaltkupp­ lung mit der ersten Zwischenwelle koppelbar ist. Das Zahnrad kämmt mit einem weiteren Zahnrad, das verdrehsicher auf dem hinteren Ende der Schnecke befe­ stigt ist. Ist die erste Schaltkupplung wirksam, so kann also von dem Elektromotor über die erste Zwischenwelle und zwei Zahnräder die Schnecke drehend ange­ trieben werden. Das auf der Schnecke sitzende Zahnrad hat axial ein ziemlich großes Maß, so daß der Eingriff mit dem anderen Zahnrad erhalten bleibt, auch wenn sich die Schnecke während des Plastifizierens rückwärts bewegt. Die erste Zwischenwelle ist über eine dritte elektromagnetisch betätigbare Schaltkupplung mit einer Gewindespindel koppelbar, die mit der Zwischenwelle fluchtet, axial ortsfest am Gehäuse der Einspritzeinheit gehalten ist und mit einer ortsfest am Maschinengestell angeordneten Gewindespindel kämmt.

Um die Einspritzeinheit an die Spritzgießform heranzufahren, ist die dritte Schalt­ kupplung betätigt, während die beiden anderen Schaltkupplungen unwirksam sind. Somit wird die in Flucht zur ersten Zwischenwelle angeordnete Gewinde­ spindel gedreht und dadurch die Einspritzeinheit an die Spritzgießform herange­ fahren. Wenn dies geschehen ist, wird eine Blockiereinrichtung betätigt, die eine Rotation der zweiten Gewindespindel relativ zum Gehäuse der Einspritzeinheit verhindert. Die dritte Schaltkupplung wird deaktiviert.

Zum Plastifizieren ist die erste Schaltkupplung betätigt, so daß vom Elektromotor die Schnecke gedreht wird. Dabei wird ein Staudruck in dem plastifizierten Materi­ al dadurch aufgebaut und aufrechterhalten, daß die in dem Antriebsstrang zum geradlinigen Verfahren der Schnecke liegende Gewindespindel durch eine Brem­ se am freien Drehen gehindert wird.

Ist genügend Kunststoff plastifiziert, wird die erste Schaltkupplung betätigt und dadurch eine Kraftkette vom Elektromotor zur ersten Gewindespindel und damit zum Einspritzaggregat geschlossen. Dieses fährt axial nach vorne, wodurch vor­ her plastifizierter Kunststoff in die Spritzgießform eingespritzt wird.

Bei einer anderen in der US-A 4,540,359 gezeigten Antriebsvorrichtung sind die zwei Kupplungen, über die die Schnecke drehend antreibbar und geradlinig ver­ fahrbar ist auf derselben Zwischenwelle angeordnet. Der Elektromotor liegt mit seiner Achse wiederum parallel zur Bewegungsachse.

Insgesamt ist die bekannte Antriebsvorrichtung recht aufwendig gestaltet und da­ mit auch sehr teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu gestalten, daß der Elektromotor günstiger angeordnet ist.

Das angestrebte Ziel wird bei einer Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 der Elektromotor so angeordnet ist, daß seine Motorwelle senkrecht zu der Bewegungsachse verläuft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung finden sich in den Unteransprüchen.

Besonders zweckmäßig erscheint dabei eine Ausbildung gemäß Patentanspruch 4, wonach ein beiden Antriebssträngen gemeinsames und vorzugsweise auf der Motorwelle sitzendes Zahnritzel ein Kegelritzel und zwei Zahnräder, die mit dem Zahnritzel kämmen, Kegelzahnräder sind, deren Drehachse senkrecht zur Motorwelle und parallel zur Bewegungsachse verläuft. Auf diese Weise ist zum einen die Aufteilung der Drehbewegung des Elektromotors in die zwei Antriebsstränge und die Umlenkung der Drehbewegung um 90 Grad erfolgt.

Der Abstand zwischen einer Welle, auf der ein Kegelzahnrad sitzt, und der Bewe­ gungsachse der Funktionsteile ist gemäß Patentanspruch 5 vorzugsweise durch wenigstens eine weitere Getriebestufe überbrückt.

Sind gemäß Patentanspruch 6 der Elektromotor in seiner Drehrichtung umkehrbar und die Kupplungen richtungsgeschaltet, so sind keine zusätzlichen Aktuatoren für die Kupplungen notwendig.

Zum Verfahren der Schnecke einer Kunststoffspritzgießmaschine in Richtung ihrer Achse wird gemäß Patentanspruch 7 vorteilhafterweise ein Gewindetrieb mit einer Gewindespindel und mit einer Spindelmutter verwendet, über den die Drehbewe­ gung des Elektromotors in die Bewegung entlang der Achse umgewandelt wird. Damit sich die Schnecke und das ihr vorausgehende Abtriebselement des Gewin­ detriebs leicht relativ zueinander drehen können, ist zwischen diesen beiden Bauteilen gemäß Patentanspruch 8 ein Wälzlager eingefügt, über das Axialkräfte übertragbar sind.

Beim Plastifizieren von Kunststoff wird die Schnecke gedreht und dabei Kunst­ stoffmaterial vor die Schnecke gefördert. Dort soll ein bestimmter Staudruck auf­ rechterhalten oder ein bestimmtes Staudruckprofil abgefahren werden. Gemäß Patentanspruch 9 wird zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung eines Staudrucks die im ersten Antriebsstrang befindliche Kupplung verwendet. Diese ist dazu eine Reibkupplung, die zur Übertragung verschieden großer Reibmomente unter­ schiedlich stark betätigbar und über die während des drehenden Antriebs der Schnecke die Drehung der Gewindespindel bzw. der Spindelmutter beeinflußbar ist. Dabei erscheint es möglich, das Abtriebselement des Gewindetriebes drehfest mit der Schnecke zu verbinden, da die Geschwindigkeit von dessen Rückwärts­ bewegung während des Plastifiziervorgangs durch einen Drehzahlunterschied zwischen ihm und dem Antriebselement des Gewindetriebs bestimmt werden kann.

Alternativ ist es gemäß Patentanspruch 10 auch möglich, eine zusätzliche Bremse vorzusehen, mit der während des drehenden Antriebs der Schnecke über den zweiten Antriebsstrang ein auf der dem Elektromotor abgelegenen Seite der er­ sten Kupplung sich im ersten Antriebsstrang befindliches Antriebsglied, zum Bei­ spiel ein zum Verfahren der Schnecke in Richtung der Bewegungsachse vom Elektromotor über die erste Kupplung drehend antreibbares Glied des Gewinde­ triebes, bremsbar ist.

Der Elektromotor kann gemäß Patentanspruch 11 zusammen mit den Antriebs­ gliedern der beiden Antriebsstränge und der Schnecke geradlinig gegenüber dem Gehäuse verfahrbar sein. Dann ist die Verwendung eines Riementriebes in einem Antriebsstrang möglich. Von vorhandenen und ineinandergreifenden Zahnrädern muß keines axial übermäßig lang sein, um einen Eingriff unabhängig von der Po­ sition der Schnecke zu gewährleisten.

Sind andererseits der Elektromotor und Glieder der Antriebsstränge gemäß Pa­ tentanspruch 12 gehäusefest angeordnet, so ist die geradlinig zu bewegende Masse geringer. Ist der Elektromotor gehäusefest angeordnet, so ist es mit wenig zusätzlichem Aufwand möglich, den Elektromotor auch dazu zu benutzen, um die ganze Einspritzeinheit zu verfahren und dadurch die Einspritzdüse an eine Ein­ spritzform heran- oder von der Einspritzform wegzufahren. Gemäß Patentan­ spruch 13 ist lediglich die Motorwelle zu verlängern und ein dritter Antriebsstrang mit einer dritten Kupplung vorzusehen. Diese kann eine auf einem Reibschluß basierende oder eine als Grenzkraftgesperre ausgebildete Grenzlastkupplung sein, deren Kraftschluß sich löst, wenn sich die Einspritzdüse an die Form ange­ legt hat oder wenn das Gehäuse in Gegenrichtung an einen Anschlag gefahren ist.

Der Elektromotor ist besonders günstig angeordnet, wenn er sich gemäß Patent­ anspruch 14 so unterhalb oder oberhalb der Schnecke befindet, daß die Achse der Motorwelle durch die Bewegungsachse geht. Dann kann die Kunststoffspritz­ gießmaschine besonders schmal bauen. Der Elektromotor kann jedoch auch ge­ mäß Patentanspruch 15 derart seitlich der Schnecke angeordnet sein, daß die Achse der Motorwelle erst nach einer Parallelverschiebung zu sich selbst senk­ recht auf der Bewegungsachse steht.

Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, bei de­ nen jeweils die Schnecke der Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine vom selben Elektromotor drehbar antreibbar (Plastifizierarbeitsschritt) und geradli­ nig in Richtung der Drehachse verfahrbar ist (Einspritzarbeitsschritt), sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun nä­ her erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem der Elektromotor mit der Schnecke relativ zum Gehäuse der Einspritzeinheit verfahrbar ist, und

Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem der Elektromotor fest am Gehäuse der Einspritzeinheit sitzt.

Gemäß den Figuren besitzt eine in ihrer Gesamtheit nicht näher dargestellte Kunststoffspritzgießmaschine ein Maschinengestell 10 mit einer gestellfesten Formaufspannplatte 11 und mit einer relativ zu dem Gestell bewegbaren und mit einer Einspritzdüse 12 an die Formaufspannplatte 11 heran und von dieser weg­ fahrbaren Einspritzeinheit 13. Teil eines Gehäuses 14 dieser Einspritzeinheit ist ein Plastifizierzylinder 15, in dem sich eine Schnecke 16 befindet und der an sei­ nem der Formaufspannplatte 11 zugewandten Ende die Einspritzdüse 12 auf­ weist. Auf dem Plastifizierzylinder sitzt ein Einfülltrichter 17, der mit Kunststoffgra­ nulat gefüllt ist, das durch eine Öffnung im Plastifizierzylinder in den Schnecken­ gang fällt und durch Drehen der Schnecke in den Raum zwischen der Einspritz­ düse 12 und der Schnecke gelangt. Dabei wird das Kunststoffmaterial aufgeschmolzen. Dieser Arbeitsschritt wird allgemein als Plastifizieren von Kunststoff bezeichnet. Während dieses Vorgangs wandert die Schnecke 16 von der Ein­ spritzdüse 12 weg, wobei in dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial ein be­ stimmter Staudruck aufrechterhalten oder ein bestimmtes Staudruckprofil abge­ fahren werden soll.

Zum Einspritzen von Kunststoff in die Form wird die Schnecke 16 geradlinig nach vorne auf die Einspritzdüse 12 zu verschoben. Dieser Arbeitsschritt wird allgemein als Einspritzen bezeichnet.

Antriebsquelle für die Bewegung der Schnecke 16 ist in beiden Arbeitsschritten ein Elektromotor 20 mit variabler Drehzahl, der in entgegengesetzte Drehrichtun­ gen angesteuert werden kann. Der Elektromotor besitzt eine Motorwelle 21, die an einem vom Gehäuse des Elektromotors vorstehenden Ende ein Kegelritzel 22 trägt, das mit zwei sich gegenüberliegenden Kegelzahnrädern 23 bzw. 24 kämmt, die eine gemeinsame senkrecht auf der Achse 25 der Motorwelle 21 stehende und parallel zur Dreh- und Bewegungsachse 26 der Schnecke 16 verlaufende Drehachse besitzen. Das Kegelzahnrad 23 gehört zu einem ersten Antriebsstrang, über den die Bewegung der Schnecke 16 in Richtung der Bewegungsachse 26 gesteuert wird. Das Kegelzahnrad 24 gehört zu einem zweiten Antriebsstrang, über den die Schnecke 26 von dem Elektromotor 20 drehend um die Achse 26 antreibbar ist. Bei beiden Ausführungen gehört zum ersten Antriebsstrang außer­ dem ein Gewindetrieb mit einer Gewindespindel 27 und mit einer Spindelmutter 28. Die Gewindespindel 27 liegt in Verlängerung der Schnecke 16 und hat diesel­ be Bewegungsachse 26 wie diese.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist achsgleich zu dem Kegelzahnrad 23 und die­ sem im ersten Antriebsstrang unmittelbar folgend eine richtungsgeschaltete Kupplung 35, die üblicherweise als Freilaufkupplung bezeichnet wird, angeordnet. Ausgangsseitig folgt dieser Kupplung ein geradverzahntes Zahnrad 36, das mit einem fest auf der Gewindespindel 27 sitzenden Zahnrad 37 kämmt. Dieses hat einen wesentlich größeren Durchmesser als das Zahnrad 36, so daß zwischen den beiden Zahnrädern 36 und 37 die Drehzahl untersetzt und das Drehmoment übersetzt wird. Die Gewindespindel 27 steht über Kugeln mit der ortsfest zum Ge­ häuse 14 angeordneten Spindelmutter 28 in Verbindung. In Fig. 1 ist die Spin­ delmutter 28 schematisch als einstückig mit dem Gehäuse 14 gezeichnet. Im all­ gemeinen wird die Spindelmutter 28 jedoch ein separates Bauteil sein, das am Gehäuse 14 befestigt ist.

Das Kegelzahnrad 24 gehört zu einem zweiten Antriebsstrang, über den die Schnecke 16 drehend antreibbar ist. Dazu ist dem genannten Kegelzahnrad achsgleich ein kleines Zahnrad 38 zugeordnet, das mit dem Kegelzahnrad 24 dreht und das mit einem konzentrisch zur Schnecke 16 angeordneten großen Zahnrad 39 kämmt, das mit einem Antriebsstumpf der Schnecke 16 über eine Freilaufkupplung 40 koppelbar ist. Diese ist im Vergleich zur Freilaufkupplung 35 bei umgekehrter Drehrichtung des Elektromotors 20 wirksam. Zwischen den Zahn­ rädern 38 und 39 findet also ebenfalls eine Drehzahluntersetzung und eine Drehmomentübersetzung statt. Das Zahnrad 39 ist axial in die eine Richtung und das Zahnrad 37 axial in die entgegengesetzte Richtung über jeweils ein Wälzlager an einem Gehäuse 41 abgestützt, an dem auch der Elektromotor 20 befestigt und die Zahnräder 23, 24, 36 und 38 drehbar gelagert sind. Das Gehäuse 41 ist zu­ sammen mit den genannten Bauteilen relativ zum Gehäuse 14 in Richtung der Bewegungsachse 26 verfahrbar. Es macht die axiale Bewegung von Schnecke 26 und Gewindespindel 27 mit. Diese beiden Bauteile sind innerhalb des Gehäuses 41 zwischen den beiden Zahnrädern 37 und 39 über ein Wälzlager 45 aneinander abgestützt, über das axiale Kräfte zwischen der Schnecke 16 und der Gewinde­ spindel 27 übertragen werden können und das eine relative Drehung zwischen Schnecke 16 und Gewindespindel 27 zuläßt.

Auf der der Kupplung 35 abgekehrten Seite des Zahnrades 36 ist eine Bremse 42 angeordnet, mit der in für Bremsen allgemein bekannter und deshalb nicht näher dargestellter Weise eine unterschiedlich große Bremskraft auf das Zahnrad 36 ausgeübt werden kann.

Zum Anlegen der Einspritzdüse 12 an die Formaufspannplatte 11 und zum Weg­ fahren der Düse davon ist das ganze Gehäuse 14 in Richtung der Bewegungs­ achse 26 gegenüber dem Maschinengestell 10 verfahrbar. Dazu wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein weiterer Elektromotor 43 benutzt, der am Maschinengestell 10 befestigt ist und von dem eine in Verlängerung der Motor­ achse liegende Gewindespindel 44 drehend antreibbar ist, die mit einer am Ge­ häuse 14 fixierten Spindelmutter in Eingriff steht. Die Achse des Motors 43 und der Gewindespindel 44 verlaufen natürlich in Richtung der Bewegungsachse 26. Dabei ist der Elektromotor 43 zwischen der Formaufspannplatte 11 und dem Ge­ häuse 14 unterhalb des Plastifizierzylinders 15 angeordnet.

In einem Arbeitszyklus der in Fig. 1 teilweise gezeigten Kunststoffspritzgießma­ schine dreht der Elektromotor 20 zunächst in eine solche Richtung, daß die Frei­ laufkupplung 35 unwirksam und die Freilaufkupplung 40 wirksam ist. Die Schnec­ ke 16 wird drehend angetrieben und fördert Kunststoffmaterial in den Raum zwi­ schen ihr und der Einspritzdüse 12. Dort baut sich ein Druck auf, der die Schnec­ ke 16 rückwärts von der Einspritzdüse 12 wegzuschieben sucht. Die rückwärtswir­ kende Kraft überträgt sich über das Wälzlager 45 auch auf die Gewindespindel 27, die allerdings nur dann rückwärts wandern kann, wenn sie sich auch dreht. Mit der Bremse 42 kann nun die Drehzahl der Gewindespindel 27, damit deren Ge­ schwindigkeit bei der Rückwärtsbewegung und damit der Staudruck in dem sich zwischen der Schnecke 16 und der Einspritzdüse 12 befindlichen Kunststoffmate­ rial gesteuert werden.

Ist genügend Kunststoffmaterial plastifiziert, wird der Elektromotor 20 ausge­ schaltet und der Elektromotor 43 in eine Drehrichtung angesteuert, daß durch Verfahren des Gehäuses 14 die Einspritzdüse an die Formaufspannplatte 11 ge­ langt. Während des folgenden Einspritzvorgangs wird die Düse 12 durch Verrie­ gelung des Gehäuses 14 oder durch weiteres Bestromen des Elektromotors 43 an der Formaufspannplatte 11 gehalten. Außerdem wird zum Einspritzen der Elek­ tromotor 20 entgegen der beim Plastifizieren gegebenen Drehrichtung angesteu­ ert, so daß nun die Freilaufkupplung 40 unwirksam und die Freilaufkupplung 35 wirksam ist. Über diese Kupplung 35 und die Zahnräder 36 und 37 wird die Ge­ windespindel 27 drehend angetrieben und bewegt sich dabei in Richtung der Be­ wegungsachse 26 nach vorne, wie dies durch den Pfeil A angegeben ist. Über das Wälzlager 42 wird die Schnecke 16 mitgenommen. Mitgenommen wird auch das Gehäuse 41, so daß sich an der axialer Position des Elektromotors 20 sowie der nachgeordneten Zahnräder bezüglich Schnecke 16 und Gewindespindel 27 nichts ändert. Nach dem Einspritzen wird der Elektromotor 43 in Gegenrichtung angesteuert und dadurch die Düse 12 mitsamt dem Gehäuse 14 von der Formaufspannplatte 11 weggefahren. Gleichzeitig kann das Plastifizieren von weiterem Kunststoffmaterial für die nächste Einspritzung beginnen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Elektromotor 20 derart oberhalb von Schnecke 16 und Gewindespindel 27 angeordnet, daß die Achse 25 senk­ recht durch die Achse 26 geht. Das Wellenende mit dem Kegelritzel 22 zeigt in Richtung der Achse 26, befindet sich also zwischen dem Elektromotor 20 und Schnecke 16 und Gewindespindel 27. Die Übertragung der Bewegung von der Motorwelle 21 auf die Schnecke 16 und die Gewindespindel 27 erfolgt somit auf kurzem Weg. Die Antriebskomponenten benötigen nur wenig Bauraum. Demge­ genüber ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Elektromotor 20 zwar auch oberhalb, jedoch derart seitlich von Schnecke 16 und Gewindespindel 27 angeordnet, daß die Achse 25 der Motorwelle 21 erst nach einer Parallelverschie­ bung zu sich selbst senkrecht durch die Bewegungsachse 26 von Schnecke 16 und Gewindespindel 27 geht. Des weiteren zeigt das Wellenende mit dem Kegel­ ritzel 22 nach oben von Schnecke 16 und Gewindespindel 27 weg, weshalb der erste Antriebsstrang und der zweite Antriebsstrang um den Elektromotor 20 her­ um zur Schnecke 16 und zur Gewindespindel 27 führen.

Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel folgt dem im ersten Antriebsstrang lie­ genden Kegelzahnrad 23 eine Kupplung, die nun als Reibungskupplung 51 aus­ gebildet ist, über die je nach Betätigungskraft verschieden große Drehmomente übertragen werden können. Ausgangsseitig der Kupplung 51 befindet sich achs­ gleich zu dieser und zum Kegelzahnrad 23 ein kleines Zahnrad 36, das mit einem ortsfest im Gehäuse 14 drehbar gelagerten großen Zahnrad 37 kämmt. Dieses wiederum steht im Eingriff mit einer im Gehäuse 14 drehbar gelagerten und axial ortsfest gehaltenen Spindelmutter 28, die die Gewindespindel 27 umgibt.

Dem im zweiten Antriebsstrang liegenden Kegelzahnrad 24 folgt eine fremdge­ schaltete Kupplung 52, die in der Achse des Kegelzahnrads 24 liegt und über die ein achsgleich mit dem Kegelzahnrad 24 angeordnetes, geradverzahntes Zahnrad 38 fest mit dem Kegelzahnrad 24 koppelbar ist. Vom Zahnrad 38 wird die Dreh­ bewegung über zwei im Gehäuse 14 drehbar gelagerte Zahnräder 53 auf eine in Verlängerung der Schnecke 16 liegende Keilwelle übertragen, die fest mit der Schnecke 16 verbunden ist und dem Zahnrad 39 aus Fig. 1 entspricht. Die axiale Länge der Keilwelle 39 ist so groß, daß das eine der beiden ortsfest im Gehäuse 14 gelagerten Zahnräder 53 in jeder axialen Position der Keilwelle 39 relativ zum Gehäuse 14 mit der Keilwelle 39 in Eingriff steht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 behalten nämlich anders als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Elektromotor 20 sowie die ihm nachgeordneten Glieder der Antriebsstränge bis zur Spindelmutter 28 und bis zum zweiten Zahnrad 53 ihre axiale Lage bei, wenn die Schnecke 16, die Keilwelle 39 und die ebenfalls fest mit der Schnecke 16 verbundene Gewindespindel 27 axial verfahren werden.

Die Motorwelle 21 ragt nicht nur zur einen Seite, sondern auch zur anderen Seite aus dem Gehäuse des Elektromotors 20 heraus. Sie geht seitlich der Baueinheit aus Schnecke 16, Keilwelle 39 und Gewindespindel 27 vorbei und vermag über eine Kupplung 54 ein unterhalb der Bewegungsachse 26 in dem Gehäuse 14 drehbar gelagertes Ritzel 55 anzutreiben, das mit einer fest am Maschinengestell 10 angeordneten und sich in Richtung der Bewegungsachse 26 erstreckenden Zahnstange 56 kämmt. Die Kupplung 54 ist eine Rutschkupplung, die nur ein Drehmoment bis zu einer gewissen Höhe übertragen kann und durchrutscht, wenn das Drehmoment den Grenzwert überschreitet.

Um Kunststoff zu plastifizieren, ist die Kupplung 52 wirksam geschaltet. Die Kupplung 51 dagegen wird gesteuert betätigt. Der Elektromotor 20 möge in eine Richtung drehen, daß die Schnecke 16 und die Gewindespindel 27 zum Beispiel im Uhrzeigersinn drehen, wenn man in Richtung der Achse 26 auf die hintere Stirnseite der Gewindespindel 27 sieht. Auch die Spindelmutter 28 dreht dann im Uhrzeigersinn. Und zwar seien die Übersetzungsverhältnisse in dem ersten und in dem zweiten Antriebsstrang so gewählt, daß bei voller Drehmomentübertragung über die Kupplung 51 die Drehzahl der Spindelmutter 28 höher ist als die Dreh­ zahl der Gewindespindel 27. Die Drehzahldifferenz zwischen der Gewindespindel 27 und der Spindelmutter 28 führt dazu, daß die Schnecke 16 und die Gewinde­ spindel 27 entgegen der Richtung des Pfeiles A nach hinten wandern. Die Ge­ schwindigkeit dieser Bewegung kann durch Ansteuern der Kupplung 51 bestimmt werden. Vermindert man die Schließkraft der Kupplung 51, so wird die Drehzahl der Spindelmutter 28, damit auch die Drehzahldifferenz zwischen der Spindel­ mutter 28 und der Gewindespindel 27 und somit auch die Geschwindigkeit der Gewindespindel 27 in Richtung der Achse 26 kleiner. Letztendlich kann man durch entsprechende Betätigung der Kupplung 51 sogar erreichen, daß die Dreh­ zahlen von Gewindespindel 27 und Spindelmutter 28 übereinstimmen. Das Ge­ häuse 14 befindet sich in der in Fig. 2 gezeigten Position an einem hinteren An­ schlag und läßt sich nicht weiter entgegen der Richtung des Pfeiles A bewegen. Der dritte Antriebsstrang mit dem Ritzel 55 und der Zahnstange 56 ist so ausge­ bildet, daß bei der gegebenen Drehrichtung des Elektromotors 20 auf das Gehäu­ se 14 eine Kraft in Richtung auf den Anschlag ausgeübt wird, wobei die Kupplung 54 durchrutscht.

Ist genug Kunststoffmaterial plastifiziert, werden die beiden Kupplungen 51 und 52 geöffnet und der Elektromotor in umgekehrter Drehrichtung angesteuert. Da­ durch wird über den dritten Antriebsstrang das Gehäuse 14 in Richtung des Pfei­ les A verfahren und dadurch die Düse 12 an die Formaufspannplatte 11 angelegt. Beim weiteren Drehen des Elektromotors in dieselbe Richtung rutscht die Kupp­ lung 54 wieder durch.

Zum Einspritzen wird die Kupplung 51 voll wirksam geschaltet. Die Kupplung 52 ist offen. Schnecke 16 und Gewindespindel 27 sind z. B. durch Blockierung eines Zahnrades 53 gegen Drehung gesichert. Die Spindelmutter 28 wird nun entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben, so daß die Gewindespindel 27 und mit dieser die Schnecke 16 in Richtung des Pfeiles A bewegt werden. Vor der Schnecke befind­ licher Kunststoff wird durch die Düse 12 in die Form eingepreßt.

Danach wird der Elektromotor wieder in erstere Drehrichtung angesteuert, so daß das Gehäuse 14 von der Formaufspannplatte 11 wegfährt. Gleichzeitig kann die Plastifizierung von Kunststoff beginnen, wobei die Kupplung 52 wirksam geschal­ tet ist und mit der Kupplung 51 der Staudruck kontrolliert wird.

Da wie beschrieben der Elektromotor zum Plastifizieren in die eine Richtung und zum Einspritzen in die andere Richtung dreht, kann die Kupplung 42 eine Freilauf­ kupplung sein. Es ist jedoch auch denkbar, den Elektromotor 20 zum Plastifizieren und zum Einspritzen in dieselbe Drehrichtung drehen zu lassen, wobei dann die Kupplung 52 eine fremdbetätigte Schaltkupplung sein muß. Der erste Antriebs­ strang und der zweite Antriebsstrang sind dann so ausgebildet, daß bei voll wirk­ samen Kupplungen 51 und 52 die Spindelmutter 28 höchstens genauso schnell wie die Gewindespindel 27 in dieselbe Richtung wie die Gewindespindel dreht. Durch Verringerung der Schließkraft an der Kupplung 51 kann die Drehzahl der Spindelmutter 28 kleiner als die Drehzahl der Gewindespindel 27 gemacht wer­ den, was eine Bewegung der Gewindespindel 27 und der Schnecke 16 entgegen der Richtung des Pfeiles A bewirken möge. Beim Einspritzen sind die Schnecke 16 und die Gewindespindel 27 z. B. durch Blockierung eines Zahnrads 53 gegen Drehung blockiert. Die Kupplung 52 ist offen. Eine Drehung der Spindelmutter 28 in dieselbe Richtung wie vorher führt nun dazu, daß die Schnecke und die Gewin­ despindel in Richtung des Pfeiles A verfahren werden. Da nun die Drehrichtung des Elektromotors zum Anfahren der Düse 12 an die Formaufspannplatte 11 ent­ gegengesetzt zur Drehung beim Einspritzen ist, muß das Gehäuse 14 beim Ein­ spritzen verriegelt werden.

Claims (15)

1. Antriebsvorrichtung zum Ausführen zweier zumindest teilweise nachein­ ander vollzogener Arbeitsschritte an einer Kunststoffspritzgießmaschine mit einem oder mit zwei Funktionsteilen, die bezüglich eines Gehäuses (14) um eine Bewe­ gungsachse (26) drehbar und/oder in Richtung einer Bewegungsachse (26) ver­ schiebbar sind, insbesondere für den drehenden Antrieb einer Schnecke (16) zum Plastifizieren von Kunststoff und zum geradlinigen Verfahren der Schnecke (16) oder eines separaten Kolbens zum Einspritzen von Kunststoff in eine Form,
mit einem Elektromotor (20), von dem für den ersten Arbeitsschritt über einen er­ sten Antriebsstrang ein Funktionsteil (16) in einer ersten Bewegungsart und für den zweiten Arbeitsschritt über einen zweiten Antriebsstrang ein Funktionsteil (16) in einer zweiten Bewegungsart antreibbar ist,
mit zwei betätigbaren Kupplungen (51, 52), von denen sich eine erste Kupplung (51) im ersten Antriebsstrang und die zweite Kupplung (52) im zweiten Antriebs­ strang befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (20) so angeordnet ist, daß seine Motorwelle (21) senkrecht zu der Bewegungsachse (26) verläuft.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung in die beiden Antriebsstränge ein Zahnritzel (22) mit zwei Zahnrädern (23, 24) kämmt, von denen das eine zum ersten Antriebsstrang und das andere zum zweiten Antriebsstrang gehört.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnritzel (22) auf der Motorwelle (21) sitzt.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnritzel (22) ein Kegelritzel und die Zahnräder (23, 24) Kegelzahnräder sind, deren Drehachse senkrecht zur Motorwelle (21) und parallel zur Bewe­ gungsachse (26) verläuft.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einer Welle, auf der ein Kegelzahnrad (23, 24) sitzt, und der Bewegungsachse (26) eines Funktionsteils (16) durch wenigstens eine weitere Getriebestufe überbrückt ist.

6. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehrichtung des Elektromotor (20) umkehrbar ist und daß zumindest eine Kupplung (51, 52) richtungsgeschaltet sind, wobei die eine Kupp­ lung (51) bei Drehung des Elektromotors (20) in die eine Richtung und die andere Kupplung (52) bei Drehung des Elektromotors (20) in die entgegengesetzte Rich­ tung wirksam ist.

7. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schnecke (16) als Funktionsteil über einen im ersten An­ triebsstrang liegenden Gewindetrieb (27, 28) mit einer Gewindespindel (27) und einer Spindelmutter (28) geradlinig verfahrbar ist über den zweiten Antriebsstrang drehend antreibbar ist.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Schnecke (16) und dem ihr im ersten Antriebsstrang vorausgehen­ den Abtriebselement (27) des Gewindetriebs ein Wälzlager (45) befindet, über das Axialkräfte übertragbar sind und das eine relative Verdrehung der Schnecke (16) zu dem Abtriebselement (27) zuläßt.

9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (51) im ersten Antriebsstrang eine unterschiedlich stark betätig­ bare Reibkupplung ist, über die während des drehenden Antriebs der Schnecke (16) über den zweiten Antriebsstrang die Drehung von Gewindespindel oder Spin­ delmutter (28) beeinflußbar und dadurch ein Staudruck in dem vor die Schnecke (16) geförderten Kunststoffmaterial einstellbar ist.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß außer der ersten Kupplung (51) eine Bremse (42) vorhanden ist, mit der wäh­ rend des drehenden Antriebs der Schnecke (16) über den zweiten Antriebsstrang ein auf der dem Elektromotor (20) abgelegenen Seite der ersten Kupplung (51) sich im ersten Antriebsstrang befindliches Antriebsglied (28) bremsbar ist.

11. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein erstes Element (27) des Gewindetriebs (27, 28) des ersten Antriebsstrangs in Flucht zur Schnecke (16) liegt, mit dem zweiten fest an dem Gehäuse (14) angeordneten Element (28) des Gewindetriebs in Eingriff steht und vom Elektromotor (20) drehend antreibbar ist und daß der Elektromotor (20) sowie die Antriebsglieder (23, 36, 37; 24, 38, 39) der beiden Antriebsstränge zusammen mit der Schnecke (16) geradlinig gegenüber dem Gehäuse (14) verfahrbar sind.

12. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein erstes Element (27) des Gewindetriebs (27, 28) des ersten Antriebsstrangs in Flucht zur Schnecke (16) liegt, daß das zweite Element (28) des Gewindetriebs in Richtung der Bewegungsachse (26) gehäusefest angeord­ net und vom Elektromotor (20) drehend antreibbar ist und daß der Elektromotor (20) gehäusefest angeordnet ist.

13. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (20) fest bezüglich des Gehäuses (14) an­ geordnet ist, daß die Motorwelle (21) an beiden Enden aus dem Elektromotor (20) herausragt und daß über das zweite Ende der Motorwelle (21) und einen diesem folgenden dritten Antriebsstrang, in dem sich eine dritte Kupplung (54) befindet, das Gehäuse (14) relativ zu einem Maschinengestell (10) in Richtung der Bewe­ gungsachse (26) verfahrbar ist.

14. Antriebsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (20) so oberhalb oder unterhalb der Schnecke (16) angeordnet ist, daß die Achse (25) seiner Motorwelle (21) durch die Bewegungsachse (26) der Schnecke (16) geht.

15. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Elektromotor (20) seitlich der Schnecke (16) angeordnet ist, so daß die parallel zu sich selbst verschobene Achse (25) der Motorwelle (21) senkrecht auf der Bewegungsachse (26) steht.