DE102006017502A1

DE102006017502A1 - Werkzeugspanneinheit

Info

Publication number: DE102006017502A1
Application number: DE102006017502A
Authority: DE
Inventors: Jun Nagasawa Koike; Takaki Numazushi Miyauchi; Makoto Numazu Nishizawa; Nobuyuki Mishima Muroi
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: CN1853894A; US20060246172A1; US7416403B2; JP4643343B2; JP2006289861A; CN1853894B; DE102006017502B4

Abstract

Eine Werkzeugspanneinheit (11, 61, 81) beinhaltet eine stationäre Platte (13), eine Ankerschiene (14, 75, 82), die an der stationären Platte (13) angebracht ist, eine bewegliche Platte (16), die in Bezug auf die stationäre Platte (13) entlang der Ankerschiene (14, 75, 82) vorwärts und zurück bewegbar ist, einen ersten Servomotor (15, 62, 85), der im Kern-Zurücksetzbetrieb die bewegliche Platte (16) weg von der stationären Platte (13) bewegt, einen zweiten Servomotor (17), der die bewegliche Platte (16) vorwärts und zurück bewegt, um eine Werkzeug-Öffnung und einen Werkzeug-Verschluss durchzuführen, sowie eine Steuerungsvorrichtung (20, 62, 86), die den ersten Servomotor (15, 62, 85) so antreibt, dass er die bewegliche Platte (16) von der stationären Platte (13) wegbewegt, und der im Kern-Zurücksetzbetrieb den zweiten Servomotor (17) so antreibt, dass eine Kraft in der Richtung auf die stationäre Platte (13) hin auf die bewegliche Platte (16) aufgebracht wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Spanneinheit für Werkzeuge und insbesondere eine Werkzeugspanneinheit, die beim Spritzgießverfahren einen Kern-Kern-Zurücksetzbetrieb durchführt.

Ein Betrieb, der Kern-Zurücksetzen genannt wird, wird in einem Gießprozess in einem Fall durchgeführt, bei dem ein Material, das mit einem Schaumbildner vermischt wurde, unter Verwendung beispielsweise einer Spritzguss-Maschine oder dergleichen geformt wird. Das Kern-Zurücksetzen bezieht sich auf einen Betrieb, bei dem ein mit einem beweglichen Werkzeug versehene bewegliche Platte bei niedriger Geschwindigkeit in einen Zustand zurückbewegt wird, bei dem ein großer Teil des Materials aufgeschmolzen ist. Hierbei bezeichnet das Rückwärtsbewegen der beweglichen Platte die Bewegung der beweglichen Platte in einer Richtung weg von der stationären Platte. Gemäß diesem Zurücksetzen wird ein Druck in den Werkzeugen abgesenkt und ein Aufschäumen des Schaumbildners wird unterstützt. Eine Werkzeugspanneinheit, die diese Art von Kern-Zurücksetzen durchführt, wird beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung KOKAI mit der Veröffentlichungsnummer 2004-314492 beschrieben.

Beim Kern-Kern-Zurücksetzbetrieb wird die bewegliche Platte beispielsweise mittels eines Servomotors bewegt. Zu diesem Zeitpunkt entsteht mit der Bewegung an der beweglichen Platte eine Trägheitskraft. Daher bewegt sich auch dann, wenn der Antrieb des Servomotors gestoppt wurde, die bewegliche Platte oft aufgrund ihrer eigenen Trägheit in eine abgeschlossene Rückzieh-Position. Es gibt ebenso eine Werkzeugspanneinheit, bei der während des Kern-Zurückziehens ein Rückdruck auf einen hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder aufgebracht wird. Der Rückdruck ist ein Druck, der eine Kraft erzeugt, die in eine Richtung entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der beweglichen Platte wirkt.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugspanneinheit zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, den Servomotor, der das Kern-Zurückziehen durchführt, zu miniaturisieren.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Werkzeugspanneinheit: eine stationäre Platte; eine Ankerschiene, die an der stationären Platte angebracht ist; eine bewegliche Platte, die entlang des Ankerschiene in Bezug auf die stationäre Platte vorwärts und zurück bewegbar ist; einen ersten Servomotor, der die bewegliche Platte im Kern-Kern-Zurücksetzbetrieb weg von der stationären Platte bewegt; einen zweiten Servomotor, der die bewegliche Platte nach vorne und zurück bewegt, um eine Werkzeug-Öffnung und einen Werkzeug-Verschluss durchzuführen; sowie eine Steuerungsvorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung treibt den ersten Servomotor so an, dass er die bewegliche Platte weg von der stationären Platte bewegt, und die den zweiten Servomotor so antreibt, dass er im Kern-Kern-Zurücksetzbetrieb eine Kraft auf die beweglichen Platte in der Richtung auf die stationäre Platte hin aufbringt.

Hierbei ist der Kern-Kern-Zurücksetzbetrieb ein Betrieb der Bewegung einer beweglichen Platte, der mit einem beweglichen Werkzeug versehen ist, weg von der stationären Platte und bei niedriger Geschwindigkeit in einem Zustand, bei dem ein großer Teil des Materials geschmolzen ist, und beim Unterstützen des Aufschäumens eines Aufschäummaterials.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird durch den Servomotor eine Kraft zur Aufhebung einer Trägheitskraft der beweglichen Platte aufgebracht. Dementsprechend ist es möglich, den Servomotor, der einen Kern-Zurücksetzbetrieb durchführt, zu miniaturisieren.

Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung angegeben und ein Teil hiervon wird aus der Beschreibung ersichtlich oder kann durch Ausübung der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können mittels der Instrumentarien und Kombinationen, die insbesondere im Folgenden herausgestellt werden, realisiert und erreicht werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
Die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung darstellen und bilden, illustrieren Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der generellen Beschreibung, wie sie oben angegeben wurde, und der detaillierten Beschreibung der Ausführungsform, wie sie im Folgenden angegeben werden, zu Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 ist eine Draufsicht, die einen Abschnitt eines Teils einer Werkzeugspanneinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand einer Halbmutter und einer Ankerschiene im Eingriff zeigt, der in der in 1 gezeigten Werkzeugspanneinheit inkorporiert ist;
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand der Halbmutter und der Ankerschiene in einem Werkzeugverspann-Betrieb gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand der Halbmutter und der Ankerschiene in einem Kern-Zurücksetzbetrieb gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist eine Draufsicht, die einen Querschnitt eines Teils einer Werkzeugspanneinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Draufsicht, die einen Querschnitt eines Teils einer Werkzeugspanneinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand einer Halbmutter sowie einer Ankerschiene in einem Eingriffsbetrieb, der in der in 6 gezeigten Werkzeugspanneinheit eingebaut ist, zeigt;
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand einer Halbmutter und einer Ankerschiene in einer Werkzeugspanneinheit gemäß der dritten Ausführungsform zeigt; und
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Eingriffszustand der Halbmutter und der Ankerschiene in einem Kern-Zurücksetzbetrieb gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Anschluss wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die auf eine Werkzeugspanneinheit beispielsweise einer Spritzgießmaschine angewendet wird.
1 zeigt eine Werkzeugspanneinheit 11 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Spanneinheit 11 eine stationäre Platte 13, Ankerschienen 14, Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15, einer beweglichen Platte 16, Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs, Halbmuttern 18 sowie eine Steuerungsvorrichtung 20. Die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 sind ein Beispiel für einen ersten Servomotor. Der Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist ein Beispiel für einen zweiten Servomotor. Die Halbmutter 18 ist ein Beispiel für einen Fixierungsmechanismus.
Ein stationäres Werkzeug 25 ist an einer vorderen Fläche der stationären Platte 13 angebracht. Ein hydraulischer Werkzeugspann-Zylinder 26 ist an der stationären Platte 13 vorgesehen. Eine Vielzahl von Ankerschienen 14 sind an der stationären Platte 13 angebracht, um nach vorne und zurück beweglich zu sein. Insbesondere beinhaltet jeder Ankerschiene 14 einen Kolbenabschnitt 27 an dessen proximalem Ende. Die Kolbenabschnitt 27 sind im hydraulischen Werkzeug-Klemmzylinder 26 angeordnet. Dementsprechend ist in dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 jeder Kolbenabschnitt 27 in Sandwichweise zwischen zwei Zylinderkammern inklusive einer Kammer 28 an der Werkzeugspannseite und einer Kammer 29 an der Werkzeugöffnungsseite angebracht.
Wenn ein hydraulisches Fluid auf jede Kammer 28 an der Werkzeugspannseite zugeführt wird, bewegt sich jede Ankerschiene 14 zurück. Die Rückwärtsbewegung der Ankerschiene 14 zeigt, dass sich die Ankerschiene 14 in 1 nach rechts bewegt. Wein das hydraulische Fluid zur Kammer 29 an der Werkzeugöffnungsseite zugeführt wird, bewegt sich der Ankerschiene 14 nach vorne. Eine äußere umfängliche Fläche der Ankerschiene 14 ist mit einer Eingriffsnut 14a versehen, die eine Sägezahn- und eine mit einem Gewinde versehene ringförmige Nut beinhaltet.
Trennwände 31 sind an der hinteren Fläche der stationären Platte 13 angebracht. Ein proximales Ende 27a jedes Kolbenabschnitts 27 erstreckt sich durch die Trennwand 31, um von der Wand aus hervorzustehen. Ein Gegenmutterabschnitt 32 ist am axialen zentralen Abschnitt des Kolbenabschnitts 27, der sich durch die Trennwand 31 erstreckt, angebracht. Der Gegenmutterabschnitt 32 stellt einen Teil einer Kugelumlaufspindel 33 dar. Die Kugelumlaufspindel 33 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel.
In jeder Trennwand 31 ist ein Positioniergehäuse 34 an einer Fläche der Trennwand, die einer Fläche der Wand gegenübersteht, an der der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 26 angebracht ist, angebracht. Ein Lager 36 ist an der hinteren Fläche des Positioniergehäuses 34 koaxial mit dem Kolbenabschnitt 27 angebracht. Die hintere Fläche des Positioniergehäuses 34 ist die Fläche, die der Fläche gegenübersteht, die an der Trennwand 31 angebracht ist. Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 37 der Kugelumlaufspindel 33 ist drehbar durch das Lager 36 abgestützt.
Ein distales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts 37 ist mit einem Schraubenabschnitt 37a versehen. Dieser Schraubenabschnitt 37a steht im Gewindeeingriff mit dem Gegenmutterabschnitt 32. Ein proximales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts 37 erstreckt sich durch die hintere Fläche des Positioniergehäuses 34. Dieser hervorstehende Abschnitt ist mit einem angetriebenen Riemen 38 versehen.
Jeder Ankerschienen-Gleit-Servomotor 15 ist am äußeren Abschnitt des Positioniergehäuses 34 angebracht. In dieser Ausführungsform agiert der Ankerschienen-Gleit-Servomotor 15 als Einstell-Servomotor für die Eingriffsposition. Der Ankerschienen-Gleit-Servomotor 15 ist mit einem Antriebsriemen 39 versehen. Ein Zahnriemen 41 erstreckt sich zwischen dem Antriebsriemen 39 und dem angetriebenen Riemen 38.
Daher dreht sich dann, wenn jeder Ankerschienen-Gleit-Servomotor 15 angetrieben wird, der mit einem Gewinde versehene Schaft 37 der Kugelumlaufspindel 33. Eine Drehbewegung des mit einem Gewinde versehenen Schafts 37 über den Gegenmutterabschnitt 32 wird in eine lineare Bewegung des Kolbenabschnitts 37 transformiert. Dies bedeutet, dass wenn der Ankerschienen-Gleit-Servomotor 15 angetrieben wird, die Ankerschiene 14 vorwärts und zurück bewegt werden kann.
Die bewegliche Platte 16 wird über die Ankerschiene 14 angeordnet. Die bewegliche Platte 16 ist entlang der Ankerschiene 14 in einer Richtung, die der stationären Platte 13 nahe kommt oder sich von dieser wegbewegt, vorwärts und zurück beweglich.
Ein bewegliches Werkzeug 42 ist an einer vorderen Fläche der beweglichen Platte 16 vorgesehen. Die vordere Fläche der beweglichen Platte 16 steht der stationären Platte 13 gegenüber. Das bewegliche Werkzeug 42 ist so angebracht, dass es dem stationären Werkzeug 25 gegenüberliegt. Eine Werkzeugfläche des stationären Werkzeugs 25 kommt in Kontakt mit der des beweglichen Werkzeugs 42, um so einen Hohlraum 43 zwischen dem stationären Werkzeug 25 und dem beweglichen Werkzeug 42 auszubilden.
Darüber hinaus sind die Gegenmutterabschnitte 45 an den Seitenflächen der beweglichen Platte 16 fixiert. Die Servomotoren 17 für die Werkzeug-Öffnung/Verschluss sind an der stationären Platte 13 über (nicht gezeigte) Befestigungsarme angeordnet. Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 47 ist an einer Drehwelle jedes der Servomotoren 17 für die Öffnung/den Verschluss des Werkzeugs angebracht. Jeder mit einem Gewinde versehene Schaft 47 weist einen Schraubenabschnitt 47a auf. Jeder Schraubenabschnitt 47a ist im Schraubeingriff mit dem Gegenmutterabschnitt 45. Der mit einem Gewinde versehene Schaft 47 sowie die Gegenmutterabschnitte 45 stellen jeweils eine Kugelumlaufspindel 48 dar. Die Kugelumlaufspindel 48 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel.
Daher drehen sich die mit einem Gewinde versehenen Schafte 47 dann, wenn die Servomotoren 17 für die Öffnung/den Verschluss des Werkzeugs angetrieben werden. Eine Drehbewegung jedes mit einem Gewinde versehenen Schafts 47 wird über die Gegenmutterabschnitte 45 in eine lineare Bewegung der beweglichen Platte 16 transformiert. Dies bedeutet, dass dann wenn die Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs angetrieben werden, die bewegliche Platte 16 vorwärts und zurück bewegt werden kann. Dementsprechend öffnet und verschließt sich das bewegliche Werkzeug 42 in Bezug auf das stationäre Werkzeug 25.
Die Halbmuttern 18 sind an der hinteren Fläche der beweglichen Platte 16 angebracht. Die Halbmuttern 18 stehen lösbar mit dem Eingriffsnuten 14a der Ankerschiene 14 im Eingriff. Die Halbmuttern 18 werden in radialer Richtung der Ankerschiene 14 jeweils mittels der Öffnungs-/Verschließ-Zylinder 51 angetrieben.
Wenn die Halbmuttern 18 in Richtung angetrieben werden, um mit den Eingriffsnuten 14a im Eingriff zu stehen, wird die bewegliche Platte 16 an den Ankerschienen 14 fixiert. Wenn jeder Halbmutter 18 in einer Richtung angetrieben wird, die ein Loslösen von der Eingriffsnut 14a bewirkt, ist die bewegliche Platte 16 von den Ankerschienen 14 freigegeben. Wenn die bewegliche Platte 16 von den Ankerschienen 14 freigegeben wird, ist die bewegliche Platte entlang der Ankerschiene 14 beweglich.
Die Steuerungsvorrichtung 20 ist elektrisch mit den Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 und den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs jeweils über Drahtleitungen 53 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 20 übermittelt Steuerungssignale zu den Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 und den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs über die Drahtleitungen 53. Dementsprechend steuert die Steuerungsvorrichtung 20 die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 und die Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs.
Die Steuerungsvorrichtung 20 treibt die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 derart an, dass sie während eines Kern-Zurücksetzbetriebs der beweglichen Platte 16 über die Ankerschiene 14 zurückbewegen. Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 20 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs so an, dass eine Kraft auf der beweglichen Platte aufgebracht wird, die der beweglichen Platte 16 vorwärts bewegt. Die Vorwärtsbewegung der beweglichen Platte zeigt an, dass sich die bewegliche Platte 16 in einer solchen Richtung bewegt, dass sie nahe zur stationären Platte 13 gelangt.
Im Anschluss wird ein Verfahren zum Werkzeugverspannen unter Verwendung einer Werkzeugspanneinheit 11 beschrieben.
Zuerst werden das stationäre Werkzeug 25 und das beweglichen Werkzeug 52 angebracht und ein Dicken-Einstellbetrieb des Werkzeugs wird durchgeführt. Insbesondere werden zuerst die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs so angetrieben, dass sie die bewegliche Platte 16 zu einer Verschlussgrenze für das Werkzeug bewegen. Die Verschlussgrenze für das Werkzeug ist eine Position direkt bevor die Werkzeugfläche des beweglichen Werkzeugs 42 in Kontakt mit der des stationären Werkzeugs 25 gelangt.
Danach werden die Halbmuttern 18 mit den Eingriffsnuten 14a der Ankerschienen 14 unter Verfahren der jeweiligen Öffnungs/Verschluss-Zylinder 51 in Eingriff gebracht. Dies fixiert die bewegliche Platte 16 an den Ankerschienen 14. Zu diesem Zeitpunkt sind, wie dies in 2 gezeigt ist, Abstände vor und hinter den Zähnen zwischen jeder Halbmutter 18 und jeder Ankerschiene 14 ausgebildet.
Hierbei kann, wie dies in 2 gezeigt ist, die Halbmutter 18 nahezu im Eingriff mit der Eingriffsnut 14a der Ankerschiene 14 stehen. Jedoch ist in einigen Fällen aufgrund einer Abweichung zwischen den Kanten und Nuten oder dergleichen die Halbmutter 18 nicht genau im Eingriff mit der Eingriffsnut 14a. In diesem Fall werden die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 so angetrieben, dass sie die Ankerschiene 14 fein nach vorne bewegen. Dies stellt eine fixierte Position zwischen der beweglichen Platte 16 und den Ankerschienen 14 ein und die Halbmuttern 18 stehen jeweils genau im Eingriff mit den Eingriffsnuten 14a.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Position jeder Ankerschiene 14 mittels eines (nicht gezeigten) Positionssensors, der im Ankerschienen-Gleit-Servomotor 15 angeordnet ist, ausgelesen und die Position wird gespeichert. In einem nachfolgenden Werkzeug-Verschlussbetrieb während der Ausformung wird der Antrieb des Ankerschienen-Gleit-Servomotors 15 in einer solchen Weise gesteuert, dass die Ankerschiene 14 beständig zu seiner gespeicherten Position bewegt wird. Ein Werkzeug-Dicken-Einstellbetrieb wird auf diese Weise abgeschlossen. Davor oder danach wird ein Zurücksetz-Maß in der Steuerungsvorrichtung 20 eingestellt. Insbesondere wird ein erforderliches Zurücksetz-Maß aus einer Gestalt und einem Material eines Produkts berechnet und dieser berechnete Wert wird in die Steuerungsvorrichtung 20 eingegeben.
Danach tritt der Prozess in einen Spritzguss-Zyklus ein, der den Schließbetrieb für das Werkzeug und den Kern-Zurücksetzbetrieb beinhaltet.
Zuerst wird der Schließbetrieb durchgeführt. Insbesondere wird die bewegliche Platte 16 durch den Servomotor für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zu seiner gespeicherten Position bewegt. Zusätzlich wird die Ankerschiene 14 durch den Ankerschienen-Gleit-Servomotor 15 zur gespeicherten Position bewegt. Die Halbmuttern 18 stehen im Eingriff mit den Eingriffsnuten 14a der Ankerschiene 14 und die bewegliche Platte 16 ist an den Ankerschienen 14 fixiert.
Nach dem Werkzeug-Verschliesbetrieb tritt der Prozess in einen Injektionsbetrieb ein. Beim Injektionsbetrieb wird das hydraulische Fluid zu den Kammern 28 an der Werkzeugspannseite des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 26 zugeführt und die Ankerschiene 14 werden zurückbewegt. Darüber hinaus bewegt sich, wie dies in 3 gezeigt ist, dann wenn jede Eingriffsnut 14a des Ankerschiene 14 in Kontakt mit einer hinteren Fläche des Zahns der Halbmutter 18 kommt, die bewegliche Platte 16 und folgt den Ankerschienen 14. Dementsprechend werden das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt. In einem Zustand, bei dem das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt werden, wird ein Material von einer Einspritzdüse injiziert und der Hohlraum 43 wird mit dem Material befüllt. Ein Beispiel des Materials ist ein geschmolzenes Harz. Hierbei wird in einem Fall, bei dem ein Schaumbildner mit dem Material vermischt ist, der Kern-Zurücksetzbetrieb durchgeführt. Im Kern-Zurücksetzbetrieb wird die bewegliche Platte 16 zurückbewegt, um das Schäumen des Schaumbildners in dem Hohlraum 43 zu unterstützen.
Der Kern-Zurücksetzbetrieb wird durch Antreiben der Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 durch die Steuerungsvorrichtung 20 durchgeführt. Die bewegliche Platte 16 wird bei niedriger Geschwindigkeit durch die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 über die Kugellaufspindeln 33 bzw. die Ankerschiene 14 zurückbewegt.
Insbesondere werden die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 zuerst angetrieben, um die Ankerschiene 14 nach vorne zu bewegen. Wenn jede Eingriffsnut 14a des Ankerschiene 14 in Kontakt mit einer vorderen Fläche des Zahns der Halbmutter 18 kommt, wie dies in 4 gezeigt ist, bewegt sich die bewegliche Platte 16 den Ankerschienen 14 folgend.
Zu diesem Zeitpunkt werden Spalten g zwischen den hinteren Flächen der Zähne der Halbmuttern 18 und den Eingriffsnuten 14a der Ankerschiene 14 erzeugt. Dies bedeutet, dass wenn die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 in diesem Zustand gestoppt werden, der beweglichen Platte 16 einer Trägheitskraft folgt und sich zumindest über die Breite des Spalts g hinaus bewegt.
Daher treibt die Steuerungsvorrichtung 20 die Servomotoren 17 für die Öffnung/den Verschluss des Werkzeugs zusätzlich zu den Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 an. Eine angetriebene Richtung jedes Servomotors 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist eine Richtung, bei der die bewegliche Platte 16 über die Kugellaufspindeln 48 nach vorne bewegt wird. Dementsprechend wird eine Kraft F₁, die in der Richtung auf die stationäre Platte 13 hin wirkt, auf die bewegliche Platte 16 aufgebracht. Dies bedeutet, dass die Kraft F₁ in einer Richtung wirkt, die der Bewegungsrichtung der beweglichen Platte entgegengesetzt ist.
Der Betrag dieser Kraft F₁ ist kleiner als der einer Kraft F₂, die von den Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15 auf die bewegliche Platte 16 aufgebracht wird, um das Zurücksetzen durchzuführen, und der Betrag hat einen Wert, der im Wesentlichen nicht geringer als der einer Trägheitskraft F₃ der beweglichen Platte 16 ist. Das bedeutet, dass die Beziehung F₂ > F₁ ≥ F₃ erfüllt ist.
Insbesondere wird ein Steuerbefehl von der Steuerungsvorrichtung 20 auf die Servomotoren 15 für die Öffnen/das Verschließen des Werkzeugs in Übereinstimmung mit einer Rotationsgeschwindigkeit S jedes Motors und eines Betrags eines Drehmoments T aufgegeben. Hierbei muss das Drehmoment T einen Betrag aufweisen, der zur Erzeugung der Kraft F₁ ausreichend ist.
Verschiedene numerische Werte können für die Rotationsgeschwindigkeit S des Motors eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als Beispiel Null U/min eingestellt. Das bedeutet, dass ein Steuerungssignal zu jedem Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zugeführt wird, um die Position der beweglichen Platte 16 zurückzuhalten. Dieses Steuerungssignal wird jedoch zum Servomotor 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs übermittelt und die bewegliche Platte 16 bewegt sich tatsächlich zurück, da gilt: F₁ < F₂.
Im Anschluss wird ein geformtes Stück durch einen Druck-Halte- und Abkühl-Betrieb geformt. Darüber hinaus wird ein Werkzeug-Öffnungsbetrieb durchgeführt und das geformte Stück wird entfernt, wodurch ein Zyklus des Spritzgießens abgeschlossen wird. Der Werkzeug-Öffnungsbetrieb ist ein Betrieb, bei dem die bewegliche Platte 16 weg von der stationären Platte durch den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs bewegt wird, um das geformte Stück zu entfernen.
Gemäß der Werkzeugspanneinheit 11, die einen derartigen Aufbau aufweist, kann der Servomotor, der das Kern-Zurücksetzen durchführt, miniaturisiert werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ebenso in Betracht gezogen, dass beispielsweise ein Rückdruck auf den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 aufgebracht wird, um die Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 aufzuheben, und die Bewegung der beweglichen Platte 16 über einen eingestellten Betrag beim Zurücksetzen wird unterbunden. Hierbei ist die Trägheitskraft der beweglichen Platte nicht sehr groß. Daher ist ein Wert für den Rückdruck, der auf den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 aufzubringen ist, ebenso klein.
Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 26 ist ursprünglich ein hydraulischer Zylinder, der eine Werkzeug-Spannkraft erzeugt. Daher weist der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 26 einen großen Zylinderbereich auf. Daher wird auch dann, wenn ein Rückdruck auf den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 aufgebracht wird, auch wenn der Wert des Drucks einen kleinen Betrag anzeigt, eine große Kraft insgesamt erzeugt.
Auf der anderen Seite muss jeder Servomotor 15, der den Kern-Zurücksetzbetrieb durchführt, diese große Kraft überwinden und die bewegliche Platte 16 nach hinten bewegen. Daher erfordern dieser Servomotor 15, die Kugelumlaufspindel 48, die mit dem Servomotor 15 oder dergleichen verbunden ist, einen solch ausreichenden Betrag, um die Kraft des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 26 zu überwinden. Dies bedeutet, dass ein Mechanismus, der die Servomotoren 15, die Kugelumlaufspindeln 48 und dergleichen beinhaltet, vergrößert wird.
Auf der anderen Seite wird in der Werkzeugspanneinheit 11 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Kern-Zurücksetzbetrieb die Kraft F₁, die auf die stationären Platte 13 gerichtet ist, unter Verwendung der Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs auf die bewegliche Platte 16 aufgebracht. Diese Kraft F₁ hebt eine Kraft (d.h. die Trägheitskraft F₃) auf, die durch die Trägheit der beweglichen Platte 16 erzeugt wird. Daher wird die Bewegung der beweglichen Platte 16 über den eingestellten Wert des Zurücksetzens durch die eigene Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 unterbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs angetrieben, um die Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 aufzuheben. Da dieser Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ursprünglich die bewegliche Platte 16 nur gegen einen Gleitwiderstand bewegt, ist die Ausgabeleistung des Servomotors nicht groß.
Daher kann in einem Fall, bei dem die Kraft F₁ zur Aufhebung der Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 unter Verwendung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen jedes Werkzeugs erzeugt wird, der Betrag der Kraft auf einen minimalen Betrag eingestellt werden, der zur Aufhebung der Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 erforderlich ist. Da diese Kraft F₁ reduziert werden kann, kann die Zurücksetzungskraft F₂ zur Bewegung der beweglichen Platte 16 in rückwärtiger Richtung und zur Überwindung der Aufhebekraft reduziert werden. Daher ist es möglich, die Ankerschienen-Gleit-Servomotoren 15, die die Kraft F₂ erzeugen, sowie die Kugelumlaufspindeln 33, die mit den Servomotoren verbunden sind, zu miniaturisieren. Dementsprechend ist es möglicht, die Werkzeugspanneinheit zu erhalten, die in der Lage ist, die Kosten zu reduzieren.
Darüber hinaus kann, da die Ausgabeleistung des Servomotors 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs nicht groß ist, der Wert der Kraft F₁ verglichen mit dem verwendeten hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 26 fein eingestellt werden. In anderen Worten kann dann, wenn die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs verwendet werden, eine Hochauflösung der auf die bewegliche Platte 16 aufzubringenden Kraft angehoben werden. Wenn der Wert der Kraft F₁ fein eingestellt wird, ist es möglich, die Präzision bei der Steuerung der Position der beweglichen Platte 16 während des Zurücksetzens zu verbessern. Das bedeutet, dass es möglich ist, eine Werkzeugspanneinheit zu erhalten, die die Präzision einer Zurücksetz-Abschlussposition der beweglichen Platte 16 zu verbessern.
Darüber hinaus können, da die Ausgabeleistung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs fein eingestellt wird, Fluktuationen der Abschlussposition der beweglichen Platte 16 bei jedem Formgebungszyklus reduziert werden.
Dabei ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Wert zur Zurückhaltung der Position der beweglichen Platte 16, d.h. Null U/min als Steuerungssignal für die Drehgeschwindigkeit S eingestellt wird, die während des Kern-Zurücksetzens zum Servomotor 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zugeführt wird. Das zum Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zu übermittelnde Steuerungssignal ist jedoch nicht auf dieses Signal beschränkt. Beispielsweise kann ein positiver Wert, d.h. ein Wert zur Vorwärtsbewegung der beweglichen Platte 16 in den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs eingegeben werden, oder ein negativer Wert, d.h. ein Wert zur Rückwärtsbewegung der beweglichen Platte 16 kann in den Servomotor eingegeben werden. Dieses Steuerungssignal der Drehgeschwindigkeit S wird jedoch lediglich zum Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs übermittelt. Das bedeutet, dass da F₁ < F₂ ist, tatsächlich sich die bewegliche Platte 16 zurückbewegt.
Im Anschluss wird eine Werkzeugspanneinheit 61 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 5 und 2 bis 4 beschrieben. Dabei ist anzumerken, dass ein Aufbau, der die gleiche Funktion hat wie die Werkzeugspanneinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen versehen ist und dass deren Beschreibung unterlassen wird. Die Werkzeugspanneinheit 61 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Zurücksetz-Servomotor zur ausschließlichen Verwendung beim Kern-Zurücksetzbetrieb anstelle eines Ankerschienen-Gleit-Servomotors.
Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die Werkzeugspanneinheit 61 eine stationäre Platte 13, eine Ankerschiene 75, einen Zurücksetz-Servomotor 62 als ersten Servomotor, eine bewegliche Platte 16, Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs als zweiter Servomotor, Halbmuttern 18 als Fixierungsmechanismus sowie eine Steuerungsvorrichtung 63. Ein hydraulischer Werkzeugspann-Zylinder 26 ist an der stationären Platte 13 vorgesehen. Eine Ankerschiene 14 ist an der stationären Platte 13 angebracht, um nach vorne und zurück bewegbar zu sein. Insbesondere ist ein Kolbenabschnitt 27 der Ankerschiene 14 im hydraulischen Werkzeugspanneinheit 26 angeordnet.
Darüber hinaus ist ein Kolben 65 in der hydraulischen Werkzeugspanneinheit 26 vorgesehen. Ein Stange 66 ist am Kolben 65 angebracht. Ein Zurücksetz-Gehäuse 67 ist an der vorderen Seite der stationären Platte 13 vorgesehen. Ein Lager 71 ist an der hinteren Seite des Zurücksetz-Gehäuses 67 koaxial mit dem Kolben 65 angebracht. Die hintere Fläche des Zurücksetz-Gehäuses 67 ist eine Fläche, die an der stationären Platte 13 angebracht ist.
Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 73 einer Kugelumlaufspindel 72 ist drehbar durch das Lager 71 abgestützt. Die Kugelumlaufspindel 72 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel. Ein proximales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts ist drehbar an der Stange 66 fixiert. Ein angetriebener Riemen 74 ist an dem mit einem Gewinde versehenen Schaft angebracht.
Die Ankerschiene 75 ist an dem Zurücksetz-Gehäuse 67 in einer solchen Weise angebracht, dass die Ankerschiene vorwärts und rückwärts beweglich ist. Insbesondere erstreckt sich das proximate Ende der Ankerschiene 75 durch die vordere Fläche des Zurücksetz-Gehäuses 67 und steht in das Zurücksetz-Gehäuse 67 hervor. Ein Gegenmutterabschnitt 76 ist am axialen Zentrum des proximalen Endes dieser Ankerschiene 75 angebracht. Der Gegenmutterabschnitt 76 stellt einen Teil der Kugelumlaufspindel 72 dar. Ein distales Ende des mit einem Gewinde versehenen Schafts 73 ist mit einem Schraubenabschnitt 73a versehen. Dieser Schraubenabschnitt 73a steht in Schraubeingriff mit dem Gegenmutterabschnitt 76.
Der Zurücksetz-Servomotor 62 wird von außen an das Zurücksetz-Gehäuse 67 angebracht. Der Zurücksetz-Servomotor 62 ist mit einem Antriebsriemen 77 versehen. Ein Zahnriemen 78 erstreckt sich zwischen dem Antriebsriemen 77 und dem angetriebenen Riemen 74.
Daher dreht sich dann, wenn der Zurücksetz-Servomotor 62 angetrieben wird, der mit einem Gewinde versehene Schaft 73 der Kugelumlaufspindel 72. Eine Drehbewegung des mit einem Gewinde versehenen Schafts 73 wird über den Gegenmutterabschnitt 76 in eine lineare Bewegung der Ankerschiene 75 transformiert. Das bedeutet, dass der Zurücksetz-Servomotor 62 angetrieben werden kann, dass er die Ankerschiene 75 vorwärts und rückwärts bewegt.
Die bewegliche Platte 16 ist über die Ankerschiene 14 und die Ankerschiene 75 angebracht. Die bewegliche Platte 16 ist entlang der Ankerschiene 14 und der Ankerschiene 75 in einer solchen Richtung beweglich, dass er der stationären Platte 13 nahe kommt oder sich von dieser entfernt. Äußere umfängliche Oberflächen der Ankerschiene 14 und der Ankerschiene 75 sind mit Eingriffsnuten 14a, 75a versehen, die jeweils eine Sägezahn-, mit einem Gewinde versehene oder ringförmige Nut beinhalten.
Die Halbmuttern 18 sind an der rückwärtigen Fläche der beweglichen Platte 16 vorgesehen. Die Halbmutter 18 greift lösbar in die Eingriffsnut 14a der Ankerschiene 14 oder die Eingriffsnut 75a der Ankerschiene 75 ein. Halbmuttern 18 werden in radialer Richtung jeweils durch einen Öffnungs-Verschluss-Zylinder 51 angetrieben.
Wenn die Halbmuttern 18 in Richtungen angetrieben werden, um in die Eingriffsnuten 14a, 75a einzugreifen, wird die bewegliche Platte 16 an der Ankerschiene 14 und der Ankerschiene 75 fixiert. Wenn die Halbmuttern 18 in Richtung angetrieben werden, um sich von den Eingriffsnuten 14a, 75a zu lösen, ist die bewegliche Platte 16 frei von den Ankerschienen 14, 75. Wenn die bewegliche Platte 16 frei von den Ankerschienen 14, 75 ist, ist die bewegliche Platte 16 entlang der Ankerschiene 14, 75 beweglich.
Die Steuerungsvorrichtung 63 ist mit dem Zurücksetz-Servomotor 62 sowie den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs jeweils über Drahtleitungen 53 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 63 übermittelt über die Drahtleitungen 53 Steuerungssignale zum Zurücksetz-Servomotor 62 sowie den Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs. Dementsprechend steuert die Steuerungsvorrichtung 63 den Zurücksetz-Servomotor 62 sowie die Servomotoren 17 für das Öffnen/Verschließen des Werkzeugs.
Die Steuerungsvorrichtung 63 treibt den Zurücksetz-Servomotor 62 so an, dass er die beweglichen Platte 16 über die Ankerschiene 75 im Zurücksetz-Betrieb zurückbewegt. Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 63 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs dazu an, eine Kraft auf die bewegliche Platte 16 aufzubringen, die so ausgerichtet ist, dass sie die bewegliche Platte 16 nach vorne bewegt.
Im Anschluss wird ein Werkzeug-Verspannverfahren unter Verwendung der Werkzeugspanneinheit 61 beschrieben.
Hierbei wird, da der Werkzeugdicken-Einstellbetrieb, ein Werkzeug-Verschlussbetrieb, ein Injizierbetrieb, ein Druckhalte- und Abkühl-Betrieb sowie ein Werkzeug-Öffnungsbetrieb im Wesentlichen gleich zu dem aus der ersten Ausführungsform sind, eine Beschreibung hiervon unterlassen.
Die Steuerungsvorrichtung 63 treibt den Zurücksetz-Servomotor 62 an, um hierdurch den Zurücksetz-Betrieb durchzuführen. Der Zurücksetz-Servomotor 62 bewegt die bewegliche Platte 16 bei niedriger Geschwindigkeit über die Kugelumlaufspindel 72 und die Ankerschiene 75 nach hinten.
Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 63 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zusätzlich zum Zurücksetz-Servomotor 62 an. In einer Antriebsrichtung jedes Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist eine Richtung, in die die bewegliche Platte 16 über die Kugelumlaufspindeln 48 nach vorne bewegt wird. Dementsprechend unterläuft die bewegliche Platte 16 eine Kraft F₁, die in der Richtung auf die stationäre Platte 13 hin gerichtet ist. Das bedeutet, dass die Kraft F₁ in einer Richtung steht, die der Bewegungsrichtung der beweglichen Platte 16 entgegensteht.
Ein Wert dieser Kraft F₁ ist geringer als der einer Kraft F₂, die vom Zurücksetz-Servomotor 62 auf die bewegliche Platte 16 aufzubringen ist, um das Zurücksetzen durchzuführen, und der Wert ist im Wesentlichen nicht kleiner als der einer Trägheitskraft Fa der beweglichen Platte 16. Das bedeutet, dass die Beziehung F₄ > F₁ ≥ F₃ erfüllt ist. Dabei ist anzumerken, dass ein spezieller Steuerungsbefehl von der Steuerungsvorrichtung 63 auf den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs der gleiche ist wie der in der ersten Ausführungsform.
Gemäß der Werkzeugspanneinheit 61, die einen solchen Aufbau beinhaltet, wird die Kraft F₁, die auf die stationäre Platte 13 gerichtet ist, unter Verwendung der Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs beim Zurücksetz-Betrieb auf die bewegliche Platte 16 aufgebracht. Diese Kraft F₁ hebt eine Kraft (d.h. eine Trägheitskraft F₃) auf, die durch die Trägheit der beweglichen Platte 16 erzeugt wird. Daher wird die Bewegung der beweglichen Platte 16 über den eingestellten Wert des Zurücksetzens aufgrund der eigenen Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 unterbunden.
Darüber hinaus ist aus einem Grund, der ähnlich dem in der ersten Ausführungsform ist, eine Ausgabeleistung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs nicht groß. Das bedeutet, dass der Betrag der Kraft F₁ auf einen minimalen Betrag eingestellt werden kann, der zum Aufheben der Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 erforderlich ist. Das bedeutet, dass es möglich ist, die Kraft Fa zum Durchführen des Zurücksetzens der beweglichen Platte 16 gegen die Kraft F₁ zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Zurücksetz-Servomotor 62, der die Kraft Fa generiert, sowie die Kugelumlaufspindel 72, die mit dem Servomotor 62 verbunden ist, zu miniaturisieren.
Ebenso ist es als Positionssteuerung im Kern-Zurücksetz-Betrieb aus einem Grund, der ähnlich dem gemäß der ersten Ausführungsform ist, möglich, eine Werkzeugspanneinheit zu erhalten, bei der die Präzision der Zurücksetz-Abschlussposition verbessert ist und in der Fluktuationen in jedem Formgebungszyklus reduziert werden.
Im Anschluss wird eine Werkzeugspanneinheit 81 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 beschrieben. Dabei ist anzumerken, dass ein Aufbau, der die gleiche Funktion hat wie die Werkzeugspanneinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform, mit den gleichen Bezugszeichen versehen ist und eine Beschreibung hiervon unterlassen wurde. Die Werkzeugspanneinheit 81 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Kolben-Gleit-Servomotor anstelle des Ankerschienen-Gleit-Servomotors, der den Werkzeug-Spannkolben vor und zurück bewegt.
Wie in 6 gezeigt, beinhaltet die Werkzeugspanneinheit 81 eine stationäre Platte 13, Ankerschienen 82, eine bewegliche Platte 16, einen hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83, einen Werkzeug-Spannkolben 84, einen Kolben-Gleit-Servomotor 85 als ersten Servomotor, Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs als zweiten Servomotor, Halbmuttern 18 als Fixierungsmechanismus wie eine Steuerungsvorrichtung 86.
Eine Vielzahl von Ankerschienen 82 ist an der stationären Platte 13 fixiert. Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ist an einer Seite vorgesehen, die der stationären Platte 13 gegenüberliegt, wobei die bewegliche Platte 16 in Sandwichweise zwischen dem Zylinder 83 und der Platte 13 angeordnet ist. Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ist in Bezug auf die stationäre Platte 13 vorwärts und rückwärts bewegbar. Der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 weist eine hydraulische Kammer 87 auf, sich in eine vordere Fläche hin öffnet, d.h. eine Fläche des Zylinders, die der beweglichen Platte 16 gegenüberliegt. Der Werkzeug-Spannkolben 84 ist so an der hydraulischen Kammer 87 angebracht, dass er in Bezug auf die stationäre Platte 13 vorwärts und rückwärts bewegbar ist.
Ein distales Ende des Werkzeug-Spannkolbens 84 ist mit der beweglichen Platte 16 verbunden. Das bedeutet, dass wenn sich der Werkzeug-Spannkolben 84 vorwärts und rückwärts bewegt, sich die bewegliche Platte 16 dem Werkzeug-Spannkolben 84 folgend vorwärts und rückwärts bewegt.
Ein abgestuftes Durchgangsloch 88 ist in Reihe mit der hydraulischen Kammer 87 in einer hinteren Fläche des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 vorgesehen. Ein mit einem Gewinde versehener Schaft 92 einer Kugelumlaufspindel 91 ist so in das abgestufte Durchgangsloch 88 eingeführt, dass die Kugelumlaufspindel 91 vorwärts und rückwärts bewegbar ist. Die Kugelumlaufspindel 91 ist ein Beispiel einer Vorschubspindel.
Ein distales Ende der Kugelumlaufspindel 91 ist mit einem Flanschabschnitt 93 versehe. Der Flanschabschnitt 93 ist mit dem Werkzeug-Spannkolben 84 verbunden. Ein proximales Ende der Kugelumlaufspindel 91 steht von dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83 nach hinten hervor, d.h. nach links in 6. Ein Schraubenabschnitt 92a ist an einem vorstehenden Abschnitt der Kugelumlaufspindel 91 ausgebildet.
Ein Gegenmutterabschnitt 94 ist im Schraubeingriff mit dem Schraubenabschnitt 92a. Der Gegenmutterabschnitt 94 ist ein Teil der Kugelumlaufspindel 91. Ein angetriebener Riemen 95 ist an dem Gegenmutterabschnitt 94 angebracht.
Der Kolben-Gleit-Servomotor 85 ist mittels eines Befestigungsarms 96 an dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83 angebracht. Der Kolben-Gleit-Servomotor 85 ist mit einem Antriebsriemen 97 versehen. Ein Zahnriemen 98 erstreckt sich zwischen dem Antriebsriemen 97 und dem angetriebenen Riemen 95.
Daher wird der Kolben-Gleit-Servomotor 85 so angetrieben, dass er hierdurch den Gegenmutterabschnitt 94 der Kugelumlaufspindel 91 dreht. Diese Drehung des Gegenmutterabschnitts 94 wird durch die Kugelumlaufspindel 91 in eine lineare Bewegung des mit einem Gewinde versehenen Schafts 92 transformiert. Gemäß dieser linearen Bewegung bewegt sich der mit der Kugelumlaufspindel 91 fixierte Werkzeug-Spannkolben 84 in axialer Richtung vorwärts und zurück.
Die Halbmuttern 18 sind an der hinteren Fläche des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 vorgesehen. Die Halbmuttern 18 greifen lösbar in die Eingriffsnuten 82a der Ankerschienen 82 ein. Die Halbmuttern 18 werden in radialer Richtung jeweils über Öffnungs-/Verschließ-Zylinder 51 angetrieben.
Wenn die Halbmuttern 18 in Richtungen angetrieben werden, um mit den Eingriffsnuten 82a in Eingriff zu stehen, ist der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 an den Ankerschienen 82 fixiert. In einem Fall, bei dem jede Halbmutter 18 in einer Richtung angetrieben wird, in der sich die Halbmutter von der Eingriffsnut 82a löst, ist der hydraulische Werkzeugspann- Zylinder 83 frei von den Ankerschienen 82. Wenn der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 frei von den Ankerschienen 82 ist, ist die bewegliche Platte 16 entlang der Ankerschiene 82 beweglich.
Die Steuerungsvorrichtung 86 ist mit dem Kolben-Gleit-Servomotor 85 und den Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs jeweils über Drahtleitungen 53 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 86 übermittelt Steuerungssignale auf den Kolben-Gleit-Servomotor 85 sowie die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs über die Drahtleitungen 53. Dementsprechend steuert die Steuerungsvorrichtung 86 den Kolben-Gleit-Servomotor 85 sowie die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs.
Die Steuerungsvorrichtung 86 treibt den Kolben-Gleit-Servomotor 85 so an, dass er die bewegliche Platte 16 über den Werkzeug-Spannkolben 84 im Kern-Zurücksetzbetrieb zurückbewegt. Darüber hinaus treibt die Steuerungsvorrichtung 86 die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs dazu an, eine Kraft auf die bewegliche Platte 1b aufzubringen, die so gerichtet ist, dass sie die bewegliche Platte 16 vorwärts bewegt.
Im Anschluss wird ein Werkzeug-Spannverfahren unter Verwendung der Werkzeug-Spanneinheit 81 beschrieben.
Da ein Werkzeug-Verschlussbetrieb, ein Druck-Halte- sowie Abkühl-Betrieb sowie ein Werkzeug-Öffnungsbetrieb im Wesentlichen ähnlich zu denen gemäß der ersten Ausführungsform beim Formgebungsprozess ist, wird deren Beschreibung unterlassen.
Zuerst werden ein stationäres Werkzeug 25 sowie ein bewegliches Werkzeug 42 angebracht und ein Dicken-Einstellbetrieb wird durchgeführt. Insbesondere werden zuerst die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs so angetrieben, dass sie die bewegliche Platte 16 zu einer Werkzeug-Verschlussgrenze bewegen. Hierbei ist der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 mit der beweglichen Platte 16 über den Werkzeug-Spannkolben 84 verbunden. Daher bewegt sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ebenso der beweglichen Platte 16 folgend.
Im Anschluss stehen die Halbmuttern 18 im Eingriff mit den Eingriffsnuten 82a der Ankerschienen 82 jeweils unter Verwendung der Zylinder 51 zum Öffnen/Verschließen. Dieses fixiert den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder 83 an den Ankerschienen 82. Zu diesem Zeitpunkt werden, wie dies in 7 gezeigt ist, Abstände vor und hinter den Zähnen zwischen jeder Halbmutter 18 und jedem Ankerschiene 82 ausgebildet.
Hierbei wird dann, wenn die Halbmutter 18 nicht geeignet in die Eingriffsnut 82 der Ankerschiene 82 eingreift, der Kolben-Gleit-Servomotor 85 angetrieben, um die Einstellung durchzuführen. Insbesondere wird der Kolben-Gleit-Servomotor 85 so angetrieben, dass er eine Kraft auf den Werkzeug-Spannkolben 84 aufbringt, um die bewegliche Platte 16 über den Gegenmutterabschnitt 94 nach vorne zu bewegen. Da jedoch die bewegliche Platte 16 in der Form-Abschlussgrenze steht, kann sich die bewegliche Platte 16 nicht nach vorne bewegen.
Als Ergebnis hiervon bewegt sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 durch eine rückwirkende Kraft, die von dem Werkzeug-Spannkolben 84 aufgenommen wurde, zurück. Die zurückgerichtete Bewegung des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 zeigt an, dass der Zylinder sich in einer Richtung bewegt, in die sich der Zylinder weg von der stationären Platte 13 bewegt. Dementsprechend werden die fixierten Positionen des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 sowie der Ankerschiene 82 eingestellt und die Halbmuttern 18 werden passend in Eingriff mit den Eingriffsnuten 82a gebracht. Darüber hinaus werden die Positionen der Ankerschiene 82 von einem (nicht gezeigten) Positionssensor, der in dem Kolben-Gleit-Servomotor 85 angeordnet ist, ausgelesen und die Positionen werden gespeichert.
Im Anschluss tritt der Prozess in einen Spritzguss-Formzyklus ein, der einen Werkzeug-Verschlussbetrieb sowie einen Kern-Zurücksetzbetrieb beinhaltet.
Zuerst wird der Werkzeug-Verschlussbetrieb durchgeführt. Insbesondere wird die bewegliche Platte 16 den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs zur gespeicherten Position bewegt. Zusätzlich wird die Ankerschiene 82 durch den Kolben-Gleit-Servomotor 85 zur gespeicherten Position bewegt. Die Halbmuttern 18 stehen im Eingriff mit den Eingriffsnuten 82a der Ankerschiene 82 und der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 ist an den Ankerschienen 82 fixiert.
Nach dem Werkzeug-Verschlussbetrieb tritt der Prozess in einen Injektionsbetrieb ein. Beim Injektionsbetrieb wird ein hydraulisches Fluid zur hydraulischen Kammer 87 des hydraulischen Werkzeugspann-Zylinders 83 zugeführt und die bewegliche Platte 16 wird über den Werkzeug-Spannkolben 84 vorwärts bewegt. Hierbei kann sich dann, wenn das bewegliche Werkzeug 42 in Kontakt mit dem stationären Werkzeug 25 gelangt, der bewegliche Kolben 16 nicht mehr nach vorne bewegen. Wenn das hydraulische Fluid weiterhin in diesem Zustand zur hydraulischen Kammer 87 zugeführt wird, bewegt sich zuerst der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 durch eine rückwirkende Kraft zurück.
Darüber hinaus kann sich dann, wenn eine hintere Fläche des Zahns der Halbmutter 18 in Kontakt mit der Eingriffsnut 82a der Ankerschiene 82 gelangt, wie dies in 8 gezeigt ist, der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 nicht mehr zurückbewegen. Wenn das hydraulische Fluid weiter zur hydraulischen Kammer 87 in diesem Zustand zugeführt wird, werden das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt. In einem Zustand, bei dem das bewegliche Werkzeug 42 und das stationäre Werkzeug 25 miteinander verspannt sind, wird ein Material von einer Injektionsdüse injiziert und ein Hohlraum 43 wird mit dem Material befüllt. Ein Beispiel des Materials ist ein geschmolzenes Harz.
Hierbei wird in einem Fall, bei dem ein Schaumbildner in dem Material vermischt ist, der Kern-Zurücksetzbetrieb so durchgeführt, dass die bewegliche Platte 16 zurückbewegt wird, um das Schäumen des Schaumbildners im Hohlraum 43 zu unterstützen.
Der Kern-Zurücksetzbetrieb wird durch Antreiben des Kolben-Gleit-Servomotors 85 durch die Steuerungsvorrichtung 86 durchgeführt. Die bewegliche Platte 16 wird bei niedriger Geschwindigkeit durch den Kolben-Gleit-Servomotor 85 über die Kugelumlaufspindel 91 bzw. den Werkzeug-Spannkolben 84 zurückbewegt.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein geformtes Stück zwischen dem beweglichen Werkzeug 42 und dem stationären Werkzeug 25 angeordnet. Daher wird dann, wenn die bewegliche Platte 16 zurückbewegt werden soll, eine Reibkraft zwischen dem geformten Stück, das in dem beweglichen Werkzeug 42 und dem stationären Werkzeug 25 feststeckt, erzeugt. Daher bewegt sich dann, wenn der Kolben-Gleit-Servomotor 85 angetrieben wird, zuerst der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83, auf den keine äußere Kraft einwirkt, nach vorne.
Darüber hinaus bewegt sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 nach vorne. Wenn eine vordere Fläche des Zahns der Halbmutter 18 in Kontakt mit der Eingriffsnut 82a der Ankerschiene 82 gelangt, wie dies in 9 gezeigt ist, kann sich der hydraulische Werkzeugspann-Zylinder 83 nicht mehr nach vorne bewegen. Danach überwindet dann, wenn der Kolben-Gleit-Servomotor 85 weiter angetrieben wird, die bewegliche Platte 16 die Reibkraft, um sich zurückzubewegen.
Wie in 9 gezeigt, werden zu diesem Zeitpunkt Spalte g zwischen der Halbmutter 18 und der Eingriffsnut 82a der Ankerschiene 82 erzeugt. Das bedeutet, dass wenn der Kolben-Gleit-Servomotor 85 in diesem Zustand gestoppt wird, die bewegliche Platte 16 sich in einer Breite des Spalts g in Übereinstimmung mit der Trägheitskraft hinaus bewegt.
Gemäß der Werkzeugspanneinheit 81 treibt die Steuerungsvorrichtung 86 den Kolben-Gleit-Servomotor 85 an und treibt des weiteren die Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs an. Eine angetriebene Richtung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist eine Richtung, bei der die bewegliche Platte 16 durch die Kugelumlaufspindel 48 nach vorne bewegt wird. Dementsprechend wird eine Kraft F₁, die in einer Richtung auf die stationäre Platte 13 hinwirkt, auf der beweglichen Platte 16 aufgebracht. Das bedeutet, dass die Kraft F₁ in einer Richtung verläuft, die der Bewegungsrichtung der beweglichen Platte 16 entgegensteht.
Ein Betrag dieser Kraft F₁ ist geringer als der einer Kraft F₅, die vom Kolben-Gleit-Servomotor 85 auf die bewegliche Platte 16 aufzubringen ist, um das Zurücksetzen durchzuführen, und der Betrag weist einen Wert auf, der im Wesentlichen nicht kleiner als der einer Trägheitskraft F₃ der beweglichen Platte 16 ist. Das bedeutet, dass die Beziehung F₅ > F₁ ≥ F₃ erfüllt ist. Ein spezieller Steuerungsbefehl von der Steuerungsvorrichtung 36 auf den Servomotor 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs ist der gleiche wie der gemäß der ersten Ausführungsform.
Gemäß der Werkzeug-Spanneinheit 81, die einen derartigen Aufbau beinhaltet, wird die Kraft F₁, die auf die stationäre Platte 13 hin gerichtet ist, auf die bewegliche Platte 16 unter Verwendung der Servomotoren 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs beim Kern-Zurücksetzbetrieb aufgebracht. Diese Kraft F₁ hebt eine Kraft (d.h. eine Trägheitskraft F₃) auf, die durch die Trägheit der beweglichen Platte 16 erzeugt wurde. Daher wird die Bewegung der beweglichen Platte 16 über den eingestellten Wert des Zurücksetzens durch die eigene Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 hinaus unterbunden.
Darüber hinaus ist aus einem Grund, der dem gemäß der ersten Ausführungsform ähnlich ist, eine Ausgabeleistung des Servomotors 17 zum Öffnen/Verschließen des Werkzeugs nicht groß. Das bedeutet, dass der Betrag der Kraft F₁ auf einen minimalen Betrag eingestellt werden kann, der zum Aufheben der Trägheitskraft der beweglichen Platte 16 erforderlich ist. Das heißt, dass es möglich ist, die Kraft F₅ zum Durchführen des Zurücksetzens der beweglichen Platte 16 gegen die Kraft F₁ zu reduzieren. Daher ist es möglich, den Kolben-Gleit-Servomotor 85, der die Kraft F₅ erzeugt, sowie die Kugelumlaufspindel 91, die mit dem Servomotor 85 verbunden ist, zu miniaturisieren.
Ebenso ist es in Bezug auf die Positionssteuerung beim Kern-Zurücksetzbetrieb aus einem Grund, der ähnlich dem gemäß der ersten Ausführungsform ist, möglich, eine Werkzeug-Spanneinheit zu erhalten, bei der die Präzision der Abschlussposition beim Kern-Zurücksetzen verbessert wird und in der Fluktuationen in jedem Formgebungszyklus reduziert werden.
In den ersten bis dritten Ausführungsformen werden eine Riemenscheibe sowie eine Ankerschiene zur Energie-Übermittlung zwischen dem Ankerschienen-Gleit-Servomotor, dem Zurücksetz-Servomotor oder dem Kolben-Gleit-Servomotor und der Kugelumlaufspindel verwendet, jedoch kann die Energie auch über ein Getriebe übermittelt werden. Die Spindel ist nicht auf eine Kugelumlaufspindel begrenzt und ein Vorschubspindel-Mechanismus kann verwendet werden, sowie eine mit einem Gewinde versehene Spindel oder eine Planeten-Wälz-Gewindespindel, solange die Drehbewegung in eine lineare Bewegung transformiert wird.
Dabei ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben angegebenen Ausführungsformen als solche beschränkt ist, und einzeln Elemente modifiziert werden können, um die Erfindung im Ausführungszustand ohne Abweichen vom Schutzbereich zu verwirklichen. Eine Vielzahl von einzelnen Elementen, die in den oben angegebenen Ausführungsformen offenbart waren, können in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden, um verschiedene Erfindungen auszubilden. Beispielsweise können verschiedene einzelne Elemente aus den oben angegebenen einzelnen Elementen, die in Ausführungsformen beschrieben wurden, entfernt werden. Darüber hinaus können die einzelnen Elemente der unterschiedlichen Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann leicht ersichtlich. Daher ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht auf die spezifischen Details und beispielhaften Ausführungsformen, wie sie hierin gezeigt und beschrieben wurden, beschränkt. Dementsprechend können verschiedene Modifikationen ohne Abweichen vom Geist oder Schutzbereich des generellen erfinderischen Konzepts, wie es durch die anhängenden Ansprüche und deren äquivalente Ausführungsform definiert ist, ausgeführt werden.

Claims

Werkzeugspanneinheit (11, 61, 81), umfassend: eine stationäre Platte (13); eine Ankerschiene (14, 75, 82), der an der stationären Platte (13) angebracht ist; eine bewegliche Platte (16), die entlang der Ankerschiene (14, 75, 82) in Bezug auf die stationäre Platte (13) nach vorne und zurück bewegbar ist; einen ersten Servomotor (15, 62, 85), der die bewegliche Platte 16) von den stationären Platte (13) beim Kern-Zurücksetzbetrieb wegbewegt; und einen zweiten Servomotor (17), der die bewegliche Platte (16) vor und zurück bewegt, um die Werkzeug-Öffnung und den Werkzeug-Verschluss durchzuführen, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Steuerungsvorrichtung (20, 63, 86), die den ersten Servomotor (15, 62, 85) so antreibt, dass er die bewegliche Platte (16) von der stationären Platte (13) wegbewegt, und die den zweiten Servomotor (17) so antreibt, dass während des Kern-Zurücksetzbetriebs der Kraft auf die bewegliche Platte (16) in einer Richtung auf die stationäre Platte (13) hin aufgebracht wird.
Werkzeugspanneinheit (11, 61) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren umfasst: einen Fixiermechanismus (18), der die bewegliche Platte (16) an der Ankerschiene (14, 75) lösbar fixiert, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ankerschiene (14, 75) an der stationären Platte (13) so angebracht ist, dass er nach vorne und zurück bewegbar ist, der erste Servomotor (15, 62) die Ankerschiene (14, 75) vorwärts und zurück bewegt, und die Steuerungsvorrichtung (20, 63) die bewegliche Platte (16) an dem Ankerschiene (14, 75) durch den Fixierungsmechanismus (18) fixiert und den ersten Servomotor (15, 62) so antreibt, dass die Ankerschiene (14, 75) so bewegt wird, dass sie die bewegliche Platte (16) im Kern-Zurücksetzbetrieb weg von der stationären Platte (13) bewegt.
Werkzeugspanneinheit (81) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren umfasst: einen hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83), der an einer Seite gegenüber der stationären Platte (13) vorgesehen ist, wobei die bewegliche Platte (16) in Sandwichweise zwischen dem Zylinder (83) und der Platte (13) eingesetzt ist, wobei der Zylinder (83) in Bezug auf die stationäre Platte (13) vorwärts und zurück bewegbar ist; einen Werkzeugspann-Kolben (84), der so an dem hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83) angebracht ist, dass er vorwärts und zurück bewegbar ist, und der mit der beweglichen Platte (16) verbunden ist; und einen Fixierungsmechanismus (18), der den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83) lösbar an der Ankerschiene (82) fixiert, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Servomotor (85) den Werkzeugspann-Kolben (84) nach vorne und zurück bewegt, und die Steuerungsvorrichtung (86) den hydraulischen Werkzeugspann-Zylinder (83) durch den Fixierungsmechanismus (18) an der Ankerschiene (82) fixiert und den ersten Servomotor (85) zur Bewegung des Kolbens (84) antreibt, um so die bewegliche Platte (16) im Kern-Zurücksetzbetrieb von der stationären Platte (13) wegzubewegen.
Werkzeugspanneinheit (11, 61, 81) gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren umfasst: eine Vorschubspindel (48), die einen Gegenmutterabschnitt (45) beinhaltet, der an der beweglichen Platte (16) fixiert ist, sowie einen mit einem Gewinde versehenen Schaft (47), der in Schraubeingriff mit dem Gegenmutter-Abschnitt (45) gebracht ist, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Servomotor (17) den mit einem Gewinde versehenen Schaft (47) so dreht, dass die bewegliche Platte (16) vorwärts und zurück bewegt wird.
Werkzeugspanneinheit (11, 61, 81) gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom zweiten Servomotor (17) auf die bewegliche Platte (16) im Kern-Zurücksetzbetrieb aufzubringende Kraft gleich oder größer als eine Trägheitskraft der beweglichen Platte (16) ist, und dass die Kraft kleiner als eine Kraft ist, die vom ersten Servomotor (15, 62, 85) auf die bewegliche Platte (16) aufzubringen ist.
Werkzeugspanneinheit (11, 81) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Servomotor (15, 85) als ein Servomotor agiert, der während des Werkzeug-Verschlusses die fixierten Positionen der beweglichen Platte (16) und der Ankerschiene (14, 82) einstellt.