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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Auswerfvorrichtung für eine Formmaschine
wie eine Gießmaschine
oder Spritzgießmaschine
für Kunststoffe
und auch Metalle. Bei derartigen Maschinen dient die Auswerfvorrichtung
dazu, das fertig geformte Formteil aus der Form, das heißt in der
Regel aus einer Formhälfte,
durch Einbringen eines Auswerfwerkzeuges wie eines Auswerfstiftes
in die Form von außen heraus
zu befördern.
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Für die Verwendung
zum Beispiel einer vollelektrischen Spritzgießmaschine werden bereits elektrische
Auswerfervorrichtungen eingesetzt. Eine derartige elektrisch betriebene
Auswerfervorrichtung ist aus der
JP 61-010423-A bekannt. Bei dieser Auswerfervorrichtung
sind auf der Rückseite
einer Formaufspannplatte zwei Gewindespindeln befestigt, die desweiteren
durch Bohrungen in der Auswerferplatte hindurchgeführt sind.
Auf der Rückseite
der Auswerferplatte sind Spindelmuttern vorgesehen, die im Eingriff
mit der Gewindespindel sind und die von einem Servomotor über einen
Riemen drehantreibbar sind. Im Betrieb werden die Spindelmuttern
von dem Servomotor über
den Riemen in Rotation versetzt. Je nach Drehrichtung werden die
Spindelmuttern und mit ihnen die Auswerferplatte entlang der Gewindespindeln
auf die Formaufspannplatte zu oder von dieser wegbewegt. Mit der
Auswerferplatte werden in gleicher Weise die Auswerferstifte hin- und herbewegt.
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Um
den Forderungen nach großer
Auswerferkraft und hoher Auswerfergeschwindigkeit zu entsprechen,
sind die bisherigen Auswerfer mit hoher elektrischer Motorleistung
ausgestattet. In der Regel vereinigen diese Antriebe ein hohes Motordrehmoment
mit hohen Drehzahlen und sind dementsprechend relativ groß dimensioniert
und benötigen
eine hohe Leistung. Dieses Problem ist nicht auf elektrische Maschinen
beschränkt,
sondern tritt in gleicher Weise bei hydraulisch betriebenen Maschinen
auf.
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Um
eine Formmaschine zu schaffen, die sich demgegenüber durch einen geringen Platzbedarf und
durch eine geringe Leistungsaufnahme auszeichnet, soll von der Erkenntnis
ausgegangen werden, dass eine hohe Auswerferkraft (entspricht hohem
Motordrehmoment) in der Regel nur zu Beginn eines Auswerferhubes
benötigt
wird. Eine hohe Auswerfergeschwindigkeit wird auf diesem ersten
Teil des Auswerferhubes nicht benötigt. Da andererseits während dieses
ersten Teil des Auswerferhubes das Formteil von Formkernen und Formschrägen heruntergeschoben
wird, ist für
den folgenden Teil des Auswerferhubes nur noch eine geringe Kraft
erforderlich, wobei aber eine große Strecke mit relativ hoher
Geschwindigkeit zu durchlaufen ist.
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Aus
der
JP 07214610 A ist
ein hydraulisches Auswerfersystem bekannt, bei dem ein erster Hydraulikzylinder
für einen
Krafthub (große
Kolbenfläche
und geringer Hub) und zwei zusätzliche
Hydraulikzylinder (kleine Kolbenfläche und großer Hub) zur Verschiebung der
Auswerferplatte vorgesehen sind.
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Aus
der
DE 195 24 314
C1 ist eine Kniehebelschließvorrichtung mit einem Spindeltrieb
zum Betätigen
des Kreuzkopfes des Kniehebelmechanismus bekannt, bei der die Spindel
zwei Gewindeabschnitte mit unterschiedlichen Gewindesteigungen aufweist.
Ein erster Abschnitt mit einer relativ großen Gewindesteigung für einen
Verschiebeantrieb steht mit einer drehangetriebenen Spindelmutter
im Eingriff, und ein zweiter Abschnitt mit einer relativ geringen
Gewindesteigung für
einen Kraftantrieb steht mit einer drehfest im Kreuzkopf befestigten
Spindelmutter in Eingriff. Beim Zufahren erfolgt zunächst eine axiale
Bewegung der Spindel und damit des Kreuzkopfes mit hoher Geschwindigkeit,
aber geringer Kraft, indem die Spindel drehfest gehalten und die Spindelmutter
des Verschiebeantriebs drehangetrieben wird. Bei Erreichen einer
bestimmten Position wird die Spindel magnetisch in ihrer axialen
Stellung arretiert. Anschließend
wird die Spindel in Rotation versetzt, was infolge der drehfesten
Mutter im Kreuzkopf zu einer weiteren axialen Verschiebung des Kreuzkopfes
mit geringer Geschwindigkeit, aber mit hoher Kraft führt.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch antreibbares
Auswerfersystem anzugeben, mit dem zu Beginn eines Auswerferhubes
eine hohe Auswerferkraft und nachfolgend eine hohe Auswerfergeschwindigkeit
erzielt werden können.
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Die
Lösung
dieser Ausgabe erfolgt durch eine Auswerfervorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1; die abhängigen
Patentansprüche
beziehen sich auf vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist deshalb
neben einem Spindelantrieb zum Verschieben der Auswerferplatte über eine
relativ große
Strecke mit hoher Geschwindigkeit ein weiterer Spindelantrieb als
Kraftantrieb vorgesehen, der eine größere Kraft als der Verschiebeantrieb
auf die Auswerferplatte ausüben
kann. Dabei bewegt der Kraftantrieb die Auswerferplatte über eine
geringere Strecke als der Verschiebeantrieb. Beide Spindelantriebe
weisen je eine Spindelmutter auf, die mit einer einzelnen Spindel
in Eingriff stehen, aber unterschiedliche Gewindesteigungen bzw. Ganghöhen der
Gewinde aufweisen. Dementsprechend weist die Spindel zwei unterschiedliche
Gewindeabschnitte mit unterschiedlichen Ganghöhen auf.
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Die
Spindel erstreckt sich vorzugsweise zwischen der Auswerferplatte
und einer Formaufspannplatte und ist an der Formaufspannplatte drehfest und
axial verschieblich gelagert. Eine der Spindelmuttern ist an der
Auswerferplatte drehbar und axial bezüglich der Auswerferplatte nicht
verschiebbar gelagert, wobei die andere Spindelmutter an der Formaufspannplatte
drehbar und axial nicht verschieblich gelagert ist.
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Die
Antriebe können
als elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebe ausgebildet
sein, wobei unterschiedliche Antriebsarten miteinander kombiniert
werden können.
Besonders vorteilhaft ist beispielsweise ein elektrischer Antrieb
als Verschiebeantrieb zusammen mit einem hydraulischen oder pneumatischen
Antrieb als Kraftantrieb.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
den schematischen Aufbau einer Auswerfervorrichtung gemäß der Erfindung,
die an der Rückseite
einer Formaufspannplatte 10 befestigt ist. Die Formaufspannplatte 10 ist
in der Regel eine bewegliche Formaufspannplatte, die an ihrer der Auswerfervorrichtung
der entgegengesetzten Seite (rechts in der Figur) eine Formhälfte trägt.
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An
der Rückseite
(links in 1) der Formaufspannplatte 10 ist
eine Spindel 20 einseitig gelagert, die an ihrem anderen
Ende eine Spindelmutter 60 trägt. Die Spindelmutter steht
in bekannter Weise mit einem Gewindeabschnitt 54 der Spindel 20 in
Eingriff. Andererseits ist die Spindelmutter 60 an einer Auswerferplatte 30 drehbar
befestigt. Die Auswerferplatte 30 trägt ein Auswerferwerkzeug wie
einen Auswerferstift 40.
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Insoweit
hat die erfindungsgemäße Auswerfervorrichtung
den gleichen Aufbau wie übliche
Vorrichtungen. Zum Auswerfen eines Formteils aus der Form wird die
Spindelmutter 60 so in Drehung versetzt, daß sich die
Auswerferplatte 30 auf die Formaufspannplatte 10 zubewegt,
so daß der
Auswerferstift 40 in eine Ausnehmung in der Formaufspannplatte 10 eindringen
kann und das Formteil aus der Form auswirft.
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Erfindungsgemäß ist neben
der Spindelmutter 60, die die Formaufspannplatte 30 hin-
und herbewegen kann (horizontal in 1), ein Kraftantrieb
mit einer zusätzlichen
Spindelmutter 50 vorgesehen.
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Diese
zweite Spindelmutter sitzt auf dem der Formaufspannplatte 10 zugewandten
Ende der Spindel 20 und steht mit einem zweiten Gewindeabschnitt 52 in
Eingriff. Des weiteren ist die Spindelmutter 50 über Lager 12, 14 drehbar
mit der Formaufspannplatte 10 verbunden, gegen axiale Verschiebungen
aber durch ein Widerlager 16 gesichert. Anders als beim Stand
der Technik ist die Spindel 20 in der Formaufspannplatte 10 axial
verschieblich gelagert und gegen Verdrehung gesichert, beispielsweise
durch eine Passfeder 22.
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Rein
schematisch ist in der Figur ein Motor 55 dargestellt,
der über
ein Gestänge 52,
eine Transmission oder dergleichen mit der Spindelmutter 50 verbunden
ist und diese in Drehung versetzen kann. Die Gewindesteigung bzw.
Ganghöhe
des Gewindeabschnittes 52 ist geringer als die des Gewindeabschnittes 54.
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Zu
Beginn des Auswerfervorganges, bei dem sich der Auswerferstift 40 in
der Auswurfsposition befindet, wird zunächst der Antrieb 55 betätigt, der die
Spindelmutter 50 in Drehung versetzt, so daß die Spindel 20 axial
auf die Formaufspannplatte zu verschoben wird, und zwar um einen
relativ geringen Hub, der sich aus der Gewindesteigung des Gewindeabschnittes 52 ergibt.
Die Spindelmutter 60 wird dabei nicht gedreht, sondern
vorzugsweise durch eine Bremse, einen Riegel oder dergleichen gegen Drehung
fixiert, so daß die
Spindel die Spindelmutter 60, die Formaufspannplatte 30 und
somit den Auswerferstift 40 linear bewegt. Da der zweite
Gewindeabschnitt 52 eine relative geringe Steigung aufweist, erfolgt
diese Bewegung über
eine relativ geringe Strecke, aber mit relativ großer Kraft,
so daß das Formteil
aus der Form ausgelöst
werden kann.
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Der
sich anschließende
Auswurfvorgang erfolgt in bekannter Weise, das heißt die Bremse
wird gelöst,
die Spindelmutter 60 wird in Drehung versetzt, so daß sich die
Auswerferplatte 30 in Bezug auf die Spindel auf die Formaufspannplatte 10 zubewegt,
bis das Formteil vollständig
aus der Form entfernt ist. Dabei kann die zweite Spindelmutter 50 gegen
Drehung blockiert werden, es ist aber auch möglich, diese Spindelmutter
weiter zu verdrehen, so daß zu
der Bewegung aufgrund der Verdrehung der Spindelmutter 60 noch
eine lineare Bewegung der Spindel aufgrund der Drehung der Spindelmutter 50 addiert,
wodurch eine noch höhere
Auswurfgeschwindigkeit realisiert werden kann. Dies erfordert allerdings
eine Axialverschieblichkeit der Spindel über eine größere Strecke. Falls dies nicht
gewünscht
ist, kann beim Betrieb des Verschiebeantriebs der Kraftantrieb stillgelegt
werden bzw. die Spindelmutter 50 gegen Verdrehung blockiert
sein, so daß die
Spindel nur zu Beginn des Auswerferhubs verschoben wird.
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Durch
den Einsatz eines Wegmeßsystems ist
es möglich,
die Ausgangsstellung der Auswerferplatte 30 beliebig zu
wählen.
In jeder Position der Auswerferplatte 30 kann mit dem Kraftantrieb
(50, 52, 56, 55) ein Krafthub
gefahren werden. Hierdurch entfallen Anpassungsarbeiten des Maschinenbenutzers, der
sonst ein Werkzeug an die Auswerferplatte anpassen müßte.
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Abhängig vom
Einsatzgebiet ist es nicht erforderlich, für jeden Auswurfvorgang beide
Antriebe einzusetzen. Ist die Kraft des Verschiebeantriebs (55, 60)
für einen
Auswerfvorgang ausreichend, so kann auf den Einsatz des Kraftantriebs
(50, 52, 54, 56) verzichtet
werden. Sind nur kurze Wege für
das Auswerfen nötig,
so kann, je nach Kraftbedarf, nur der Verschiebeantrieb oder der
Kraftantrieb der Auswerfervorrichtung aktiviert werden.
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Grundsätzlich kann
die erfindungsgemäße Auswerfervorrichtung
in allen Formmaschinen eingesetzt werden, beispielsweise in Kunststoffgieß-, Spritzgieß- oder
Druckgießmaschinen,
bei Maschinen, in denen das Formmaterial innerhalb der Form che misch
ausreagiert (beispielsweise PU Maschinen) oder auch in Metallformmaschinen.
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Grundsätzlich ist
es auch möglich,
die Spindelmutter 60 und den Gewindeabschnitt 54 für den Kraftantrieb
auszugestalten und die Spindelmutter 50 und den Gewindeabschnitt 52 für den Verschiebeantrieb.
Diese Variante ist jedoch weniger bevorzugt, da während der
schnellen Verschiebebewegung in dieser Variante auch die Spindel 20 für den gesamten Verschiebeweg
bewegt werden muß.
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Schließlich sei
angemerkt, daß in
der Figur lediglich eine Spindelvorrichtung dargestellt ist. Es
ist jedoch allgemein üblich,
mehrere Spindeln und zugehörige
Spindelmuttern einzusetzen, und selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch
mit mehreren Spindeln, die parallel angeordnet sind, und zugehörigen Antrieben
verwendet werden. Des weiteren kann die Formaufspannplatte 10 eine bewegliche
oder eine feststehend Formaufspannplatte sein.