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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Formschließeinheit für eine Spritzgießmaschine
bei der die Formschließkraft
auf Formen, die aus einer feststehenden Formhälfte und einer beweglichen
Formhälfte
bestehen, aufgebracht wird. Insbesondere bezieht sie sich auf eine
elektrische, direkt wirkende Formschließeinheit, bei der die Antriebskraft
von einer Antriebsquelle auf eine bewegliche Aufspannplatte ohne
Verwendung eines Kniehebelgetriebes übertragen wird.
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13 ist
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Formschließeinheit.
Eine feststehende Aufspannplatte 53, die eine feststehende Formhälfte 55 hält, ist
am rechten Ende einer Basisplatte 51 angeordnet. Eine bewegliche
Aufspannplatte 54, die eine bewegliche Formhälfte 56 hält, ist
gegenüber
der feststehenden Platte 53 angeordnet. Auf der Basisplatte 51 ist
eine Gleitplatte 57 angebracht, die gleitend bzw. verschiebbar
die bewegliche Aufspannplatte 54 tragen kann. Eine Lastzelle 62 ist
an der Rückfläche der
beweglichen Platte 54 befestigt. Der Vorderendabschnitt
einer Kugelumlaufspindelachse 60 ist an der Rückfläche der
Lastzelle 62 befestigt. Eine Mutter 61 ist an
der Kugelumlaufspindelachse 60 angebracht. Auf der linken
Seite der Basis 51 ist eine Stützplatte 52 derart
angeordnet, dass das Schwanzende der Kugelumlaufspindelachse 60 die Stützplatte 52 durchsetzt.
Vor der Stützplatte 52 ist ein
Gehäuse 58 angeordnet,
welches die Mutter 61 über
ein Lager 63 drehbar lagert. Ein Paar oberer und unterer
Schrauben- bzw. Spiralfedern ist zum Verbinden des Gehäuses 58 mit
der Stützplatte 52 vorgesehen.
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Ein
Motor 65 ist unterhalb der Basisplatte 51 untergebracht.
Eine Riemenscheibe 66 ist an der Welle des Motors 65 angebracht.
Eine Riemenscheibe 67 ist an der Endfläche der Mutter 61 der
Kugelumlaufspindel angebracht (die der beweglichen Formhälfte 56 zugewandte
Endfläche).
Ein Zeittakt- bzw. Synchronriemen 68 verbindet die Riemenscheiben 66 und 67 miteinander.
Beim Formschließen
wird die Mutter 61 durch die Drehung des Motors 65 gedreht.
Infolgedessen erfährt
die Kugelumlaufspindelachse 60 einen Vorschub nach rechts,
um die bewegliche Platte 54 zu der feststehenden Platte 53 hin
zu bewegen.
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Bei
der herkömmlichen
Formschließeinheit wird
eine Gleitplatte 57 auf der Gleitfläche eines Schenkelabschnitts 54a der
beweglichen Platte 54 verwendet. Die Gleitplatte 57 kann
das durch die Drehung 69 der Mutter 61 während des
Formschließvorgangs
erzeugte Torsionsmoment nicht einschränken bzw. aufnehmen. Infolgedessen
wird die bewegliche Platte 54 verdreht (gedreht) oder lateral
verschoben, und es kann keine genaue Formschließkraft erhalten werden. Außerdem dreht
sich die bewegliche Formhälfte 56 ebenfalls
zusammen mit der beweglichen Platte 54. Aus diesem Grund
kommt es zu einem Versatz zwischen der feststehenden Formhälfte 55 und der
beweglichen Formhälfte 56,
und die Formhälften 55, 56 reiben
aneinander und fressen sich aneinander fest, mit dem Ergebnis einer
kürzeren
Lebensdauer der Formhälften 55, 56.
Darüber
hinaus macht es die Drehung der beweglichen Formhälfte 56 schwierig,
präzisionsgeformte
Gegenstände
maßhaltig
bzw. beständig
zu formen. Ferner verkürzen
auf die Bestandteile der Formschließeinheit einwirkende übermäßige Lasten
deren Lebensdauer.
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Aus
der
DE 4411650 C2 ist
eine Formschließeinheit
für eine
Spritzgießmaschine
bekannt, die separate außenliegende Zugstangen
und einen separaten Spindel-Antriebsmechanismus für die/den bewegliche(n)
Aufspannplatte/Formträger
aufweist.
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Die
aus der
JP 01045616
A bekannte Formschließeinheit
besitzt ebenfalls separate Führungsstangen
und eine separate zentrale Spindel-Betätigungsanordnung für die bewegliche
Aufspannplatte.
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Aus
der
DE 29821379 U1 ist
eine weitere Formschließeinheit
für eine
Spritzgießmaschine
bekannt, bei der separate Führungs-
und Zugstangen zusätzlich
zu dem Spindel-Antriebsmechanismus
mit Kugelumlaufspindeln vorgesehen sind. Die bewegliche Aufspannplatte
ist über
mehrere Räder
auf einer flächigen
Fahrbahn geführt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Formschließeinheit bereitzustellen, welche
eine Verbesserung in der Genauigkeit des Formschließvorgangs, den
Schutz der Formen, eine Verlängerung
der Lebensdauer der Formen und eine beständige Präzisionsformung ermöglicht,
indem sie die oben beschriebenen Probleme löst und die Verdrehung und Verschiebung
einer beweglichen Aufspannplatte infolge der Drehung einer Kugelumlaufspindelachse
eliminiert.
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird gemäß der Erfindung
eine Formschließeinheit
gemäß dem Patentanspruch
1 in Vorschlag gebracht. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den
abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Gemäß den Merkmalen
der Formschließeinheit
der Erfindung kann die Bewegung der beweglichen Platte mit dem Linearführungssystem
die Verdrehung und Verschiebung der beweglichen Platte infolge der
Drehung der Spindelachse während
des Formschließvorgangs
eliminieren.
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In
der Erfindung ist das Linearführungssystem
vorzugsweise eine Linearführung.
Die Linearführung
umfasst eine an der Basis vorgesehene Linearführungsschiene und ein Gleitelement,
welches beide Seitenflächen
der Führungsschiene
mittels drehbarer Elemente sandwichartig umschließt. Das
Gleitelement ist am Bodenabschnitt der oben genannten beweglichen
Platte angebracht.
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In
der Erfindung ist das Linearführungssystem
vorzugsweise eine lineare, V-förmige
Rille bzw. Nut mit einem V-förmigen Querschnitt,
die an der Basis vorgesehen ist. Die V-förmige
Rille bzw. Nut nimmt ein konvexes Element mit einem V-förmigen Querschnitt
auf, das an der oben genannten beweglichen Platte vorgesehen ist.
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Zusätzliche
Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung
dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder
können
durch die Umsetzung der Erfindung in die Praxis in Erfahrung gebracht
werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können durch
die nachstehend im einzelnen dargelegten Einrichtungen und Kombinationen
realisiert und erhalten werden.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die in die Patentbeschreibung aufgenommen sind und
einen Teil derselben darstellen, veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen
Beschreibung und der nachstehenden detaillierten Beschreibung der
Ausführungsformen
dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht einer allgemeinen Konfiguration einer ersten Ausführungsform
einer Formschließeinheit
der Erfindung,
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2 eine
Schnittansicht von links längs
der Linie II-II
in 1 zur Darstellung einer Form einer beweglichen
Aufspannplatte unter Verwendung einer Linearführung als Linearführungssystem
der Erfindung,
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3 eine
Schnittansicht von links längs
der Linie II-II
in 1 zur Darstellung einer weiteren Form einer beweglichen
Aufspannplatte unter Verwendung einer V-förmigen Führung als Linearführungssystem
der Erfindung,
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4 eine
schematische Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform einer Formschließeinheit
der Erfindung,
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5 eine
schematische Längsschnittansicht
einer zweiten Ausführungsform
einer Formschließeinheit
der Erfindung, parallel zur Axialrichtung der Einheit betrachtet,
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6 eine
Seitenansicht von links einer Form einer beweglichen Aufspannplatte
der Erfindung,
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7 eine
detaillierte Seitenansicht eines Verbindungsabschnittes zwischen
einem Motor und einer Spindelachse der Erfindung,
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8 eine
detaillierte Teilansicht einer Kugelumlaufspindel der Erfindung,
wobei die Ansicht dem Abschnitt VIII-VIII von 7 entspricht,
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9 eine
Seitenansicht von links einer weiteren Form einer beweglichen Platte
der Erfindung,
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10 eine
schematische Vorderansicht einer dritten Ausführungsform einer Formschließeinheit
der Erfindung,
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11 eine
schematische Längsschnittansicht
einer dritten Ausführungsform
einer Formschließeinheit
der Erfindung, parallel zur Axialrichtung der Einheit betrachtet,
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12 eine
detaillierte Ansicht eines Verbindungsabschnittes zwischen einer
Stützplatte
und einer beweglichen Aufspannplatte der Erfindung,
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13 eine
schematische Darstellung einer herkömmlichen Formschließeinheit,
und
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14 eine
Schnittansicht von links längs der
Linie XIV-XIV und 13 zur Darstellung der Bewegung
einer beweglichen Platte mit einer Gleitplatte, die auf einer Basis
einer herkömmlichen
Formschließeinheit
vorgesehen ist.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 ist
eine Ansicht der allgemeinen Konfiguration einer ersten Ausführungsform einer
Formschließeinheit
der Erfindung. An beiden Enden einer Basis 1 sind eine
Stützplatte 2 und
eine stationäre
bzw. feststehende Aufspannplatte bzw. Platte 3 derart angeordnet,
dass sie einander gegenüberliegen.
Zwischen der Stützplatte 2 und
der feststehenden Platte 3 ist eine bewegliche Aufspannplatte
bzw. Platte 4 gegenüber
der feststehenden Platte 3 angeordnet. Eine feststehende
Formhälfte 5 ist
an der Vorderfläche
bzw. Vorderseite der feststehenden Platte 3 festgehalten.
Eine bewegliche Formhälfte 6 ist
an der Vorderfläche
bzw. Vorderseite der beweglichen Platte 4 festgehalten.
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Eine
Lastzelle 15 ist an der Rückfläche der beweglichen Platte 4 befestigt.
Das Vorderende einer Kugelumlaufspindelachse 11 einer Kugelumlaufspindel 10 ist
an der Rückfläche der
Lastzelle 15 befestigt. Eine Mutter 12 ist an
der Kugelumlaufspindelachse 11 angebracht. Der hintere
Endabschnitt der Kugelumlaufspindelachse 11 durchsetzt
die Stützplatte 2.
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Ein
Gehäuse 38 ist
vor der Stützplatte 2 angeordnet.
Das Gehäuse 38 trägt die Mutter 12 drehbar über ein
Lager 33 und nimmt die Mutter 12 auf. Ein Paar
oberer und unterer Schrauben- bzw. Spiralfedern 39 (elastischer
Körper)
ist mit dem Gehäuse 38 verbunden.
Jede Schrauben- bzw. Spiralfeder 39 umfaßt eine
Feder 39a und einen Führungsstab 39b, der
im Zentrum der Feder 39a befestigt ist. Der Führungsstab 39b führt die
Feder 39a derart, dass die Feder 39a parallel
zu der Kugelumlaufspindelachse 11 expandiert und kontrahiert.
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Ein
Servomotor 20 ist unterhalb der Basis 1 untergebracht.
Eine Riemenscheibe 21 ist an der Welle des Servomotors 20 angebracht.
Eine Riemenscheibe 22 ist an der rechten Endfläche der
Mutter 12 angebracht. Ein Zeittakt- bzw. Synchronriemen 23 verbindet
die Riemenscheibe 21 und die Riemenscheibe 22 miteinander.
Die Mutter 12 wird durch die Drehung des Servomotors 20 gedreht,
und die Kugelumlaufspindelachse 11 wird durch diese Drehung der
Mutter 12 axial angetrieben. Infolgedessen kann ein Schenkelabschnitt 4a,
der am unteren Teil der beweglichen Platte 4 angebracht
ist, sich in der Rückwärts- und
Vorwärtsrichtung
unter Führung
durch ein Linearführungssystem,
beispielsweise eine Linearführung 30,
die auf der Basis 1 vorgesehen ist, bewegen.
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2 ist
eine Schnittansicht einer Form einer beweglichen Aufspannplatte 4,
wenn die Linearführung 30 als
Linearführungssystem
der Erfindung verwendet wird. Die Ansicht ist längs der Linie II-II in 1 genommen
und zeigt nur den linken Abschnitt. Die Linearführung 30 umfaßt eine
Linearführungsschiene 30b,
die auf der Basis 1 vorgesehen ist, und ein Gleitelement 30a,
das am Bodenabschnitt (Schenkelabschnitt 4a) der beweglichen
Platte 4 angebracht ist. Das Gleitelement 30a kann
die Führungsschiene 30b von
deren beiden Seitenflächen unter
Verwendung drehbarer Elemente wie Kugeln oder Rollen sandwichartig
umgreifen. Die Linearführung 30 ermöglicht es
der beweglichen Platte 4, sich zusammen mit dem Gleitelement 30a linear
längs der Führungsschiene 30b zu
bewegen.
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3 ist
eine Schnittansicht einer weiteren Form einer beweglichen Platte 4,
wenn eine V-förmige
Rille bzw. Nut mit einem V-förmigen
Querschnitt anstelle der Linearführung 30 als
Linearführungssystem
verwendet wird. Die Ansicht ist längs der Linie II-II in 1 und
zeigt nur den linken Abschnitt. Eine Linearführungsnut 70 (eine
V-förmige
Nut) ist an der Oberfläche
der Basis 1 vorgesehen. Am Bodenabschnitt (Schenkelabschnitt 4a)
der beweglichen Platte 4 ist ein konvexes Element 80 mit
einem V-förmigen
Querschnitt, der der Führungsnut 70 entspricht, vorgesehen.
Der konvexe Abschnitt des konvexen Elements 80 ist in die
Führungsnut 70 eingesetzt
und wird längs
der Nut 70 bewegt. Auf diese Weise kann sich die bewegliche
Platte 4 linear längs
der Führungsnut 70 bewegen.
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Als
nächstes
wird die Arbeitsweise der Einheit der Erfindung nachstehend beschrieben.
Während
des Formschließvorgangs
wird die Riemenscheibe 21 durch Antrieb des Servomotors 20 gedreht.
Als Ergebnis dieser Drehung wird die Riemenscheibe 22 über den
Zeittakt- bzw. Synchronriemen 23, der die Riemenscheiben 21, 22 verbindet,
gedreht. Die Drehung der Riemenscheibe 22 dreht die Mutter 12,
und die Kugelumlaufspindelachse 11 erfährt einen Vorschub nach rechts
gemäß der Darstellung
in 1. Die bewegliche Platte 4, die mit der
Kugelumlaufspindelachse 11 über die Lastzelle 15 verbunden
ist, bewegt sich zu der feststehenden Platte 3 hin. Die
bewegliche Platte 4 bewegt sich mittels der Linearführung 30 linear
auf der Basis 1. Wie oben beschrieben wurde, wird der Arbeitsgang
des Formschließens
und Formöffnens
durch den Antrieb der Kugelumlaufspindel 10 ausgeführt.
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Während des
Formschließvorgangs
wird die Kugelumlaufspindel 10 so angetrieben, dass sie
die bewegliche Platte 4 zu der feststehenden Platte 3 hin bewegt,
und die Form-Stirnflächen der
feststehenden Formhälfte 5 und
der beweglichen Formhälfte 6 werden
so miteinander in Kontakt gebracht. Die Reaktionskraft der Formschließkraft (auf
den Form-Stirnflächen erzeugte
Kompressionslast), welche die bewegliche Formhälfte 6 beim Kontakt
aufnimmt, wird über
die bewegliche Platte 4 und die Kugelumlaufspindelachse 11 auf
das Gehäuse 38 übertragen.
Die Schrauben- bzw. Spiralfedern 39 kontrahieren sich auf
diese Weise.
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Das
Gleitelement 30a der Linearführung 30 umgreift
sandwichartig die Führungsschiene 30b von ihren
beiden Seitenflächen
her. Aus diesem Grund bewegt sich die bewegliche Platte 4 nur
in der Bewegungsrichtung entlang der Führungsschiene 30b. Daher
kann im Unterschied zu dem Fall, in dem die Führungsfläche eine Gleitplatte umfasst,
die Linearführung 30 ein
in der beweglichen Platte erzeugtes Torsionsmoment einschränken bzw.
aufnehmen. Das Torsionsmoment wird an der beweglichen Platte 4 in beiden
Drehrichtungen durch die Vorwärts-
und Rückwärtsdrehungen
der Mutter 12 der Kugelumlaufspindel 10 erzeugt.
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Als
Ergebnis der Einschränkung
des Torsionsmoments der beweglichen Platte 4 ergeben sich die
folgenden Wirkungen:
- 1) Die Verdrehung (Rotation)
und Lateralverschiebung der beweglichen Platte 4 kommen
nicht mehr vor. Aus diesem Grund wird eine genaue Formschließkraft erhalten.
- 2) Die bewegliche Formhälfte 6 dreht
sich nicht zusammen mit der beweglichen Platte 4. Aus diesem
Grund wird keine Verschiebung zwischen den beiden Formen 5, 6 erzeugt,
und es kommt auch zu keinem Reiben bzw. Festfressen zwischen den
beiden Formen 5, 6. Daher wird die Lebensdauer
der beiden Formen verlängert.
Da sich die bewegliche Formhälfte 6 nicht
dreht, ist es außerdem
möglich,
eine stabile bzw. beständige
und maßhaltige
Präzisionsformung
auszuführen.
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Auch
wenn die Führungsnut 70 anstelle
der Linearführung 30 verwendet
wird, kann das Torsionsmoment, das durch die Drehung der Mutter 12 erzeugt
wird, durch die Führungsnut 70 eingeschränkt bzw.
aufgenommen werden. Im Ergebnis ist es möglich, die oben beschriebene
genaue Formschließkraft zu
erhalten.
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Die 4 und 5 stellen
schematisch eine zweite Ausführungsform
einer Formschließeinheit
einer Spritzgießmaschine
gemäß der Erfindung dar. 4 ist
eine Vorderansicht der Einheit und 5 ist eine
Längsschnittansicht
der Einheit, parallel zu der Axialrichtung der Einheit betrachtet.
In den Figuren gibt die Bezugsziffer 3 eine feststehende Aufspann platte
bzw. Platte an, die Bezugsziffer 4 eine bewegliche Aufspannplatte
bzw. Platte, die Bezugsziffer 5 eine feststehende Formhälfte, die
Bezugsziffer 6 eine bewegliche Formhälfte, die Bezugsziffer 2 eine
Stützplatte,
die Bezugsziffer 10 eine Kugelumlaufspindel, die Bezugsziffer 11 eine
Spindelachse der Kugelumlaufspindel 10, und die Bezugsziffer 12 eine
Mutter der Kugelumlaufspindel 10.
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An
beiden Enden einer Basis 1 sind die feststehende Platte 3 und
eine Trägerplatte 7 einander gegenüberliegend
befestigt. Zwischen der feststehenden Platte 3 und der
Trägerplatte 7 ist
die bewegliche Platte 4 gegenüber der feststehenden Platte 3 angeordnet.
Die feststehende Formhälfte 5 ist
an der Vorderfläche
bzw. Vorderseite der feststehenden Platte 3 festgehalten.
Die bewegliche Formhälfte 6 ist an
der Vorderfläche
bzw. Vorderseite der beweglichen Platte 4 festgehalten.
Die bewegliche Platte 4 kann auf der Basis 1 gleiten.
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6 zeigt
eine Seitenansicht von links einer beweglichen Platte 4.
Ein Durchgangsloch ist an jeder von zwei Ecken der beweglichen Platte 4,
die diagonal in Bezug aufeinander sind, ausgebildet. Die Spindelachsen 11 der
Kugelumlaufspindeln 10 durchsetzen diese Durchgangslöcher. Die
Gleitfläche am
Bodenabschnitt der beweglichen Platte 4 ist mit einer Basis 1 über ein
Linearführungssystem,
beispielsweise eine Linearführung 30,
die bzw. das an der Basis 1 vorgesehen ist, verbunden.
Die Linearführung 30 umfaßt eine
Linearführungsschiene 30b, die
an der Basis 1 vorgesehen ist, und ein am Bodenabschnitt
der beweglichen Platte 4 angebrachtes Gleitelement 30a.
Das Gleitelement 30a kann die Führungsschiene 30b von
ihren beiden Seitenflächen
mittels drehbarer Elemente wie z.B. Kugeln oder Rollen sandwichartig
umgreifen. Die bewegliche Platte 4 kann zusammen mit dem
Gleitstück 30a linear
entlang der Führungsschiene 30b gleiten.
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Wiederum
gemäß den 4 und 5 ist eine
Stützplatte 2 zwischen
der beweglichen Platte 4 und der Trägerplatte 7 angeordnet.
Die Stützplatte 2 kann
sich über
der Basis 1 in der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
(Lateralrichtung in den Figuren) entlang der Spindelachse 11 bewegen.
Die Mutter 12 der Kugelumlaufspindel 10 ist an
jeder von zwei Ecken der Stützplatte 2,
die diagonal in Bezug aufeinander sind, befestigt. Die Spindelachse 11 der
Kugelumlaufspindel 10 durchsetzt die Stützplatte 2 über die
Mutter 12. Der Vorderendabschnitt der Spindelachse 11 (der
rechte Endabschnitt in der Figur) ist mit der feststehenden Platte 3 über ein
Lager 17 drehbar verbunden. Der hintere Endabschnitt der
Spindelachse 11 (der linke Endabschnitt in der Figur) ist
mit der Trägerplatte 7 über ein
Lager 19 drehbar gelagert und durchsetzt die Trägerplatte 7.
Die bewegliche Platte 4 ist mit der Vorderfläche der
Stützplatte 2 über eine
Lastzelle 15 verbunden.
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Ein
Motor 20 ist unter der Basis 1 untergebracht.
Eine Riemenscheibe 21 ist an der Welle des Motors 20 angebracht.
Eine Riemenscheibe 22 ist am hinteren Endabschnitt der
Spindelachse 11 jeder Kugelumlaufspindel 10 angebracht
(linker Endabschnitt in der Figur). Ein Zeittakt- bzw. Synchronriemen 23 verbindet
die Riemenscheibe 21 mit jeder der Riemenscheiben 22.
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7 ist
eine Seitenansicht des linken Abschnitts der Einheit und eine detaillierte
Ansicht eines Verbindungsabschnittes zwischen einem Motor 20 und
einer Spindelachse 11. Eine Riemenscheibe 21 ist
an der Achse des Motors 20 angebracht. Eine Riemenscheibe 22 ist
am hinteren Endabschnitt der Spindelachse 11 jeder Kugelumlaufspindel
angebracht. Ein Zeittakt- bzw. Synchronriemen 23 verbindet
die Riemenscheibe 21 mit jeder der Riemenscheiben 22.
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8 ist
eine detaillierte Teilansicht einer Kugelumlaufspindel 10.
Diese Ansicht entspricht dem längs
der Linie VIII-VIII in 7 vorgenommenen Schnitt. Eine
Mutter 12 der Kugelumlaufspindel 10 ist an einer
Stützplatte 2 befestigt.
Eine Spindelachse 11 der Kugelumlaufspindel 10 durchsetzt
die Stützplatte 2 über die
Mutter 12. Der Vorderendabschnitt der Spindelachse 11 der
Kugelumlaufspindel 10 (der rechte Endabschnitt in der Figur)
ist mit der Vorderfläche
einer feststehenden Platte 3 über ein Lager 17 und
ein Befestigungselement 18 drehbar verbunden. Der Hinterendabschnitt
der Spindelachse 11 (der linke Endabschnitt in der Figur)
ist durch eine Trägerplatte 7 über ein
Lager 19 drehbar gelagert und durchsetzt die Trägerplatte 7.
Die oben beschriebene Riemenscheibe 22 ist am hinteren
Endabschnitt der Spindelachse 11 angebracht.
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Jede
Spindelachse 11 wird durch die Drehung des Motors 20 gedreht,
und jede Mutter 12 wird durch diese Drehung der Spindelachse 11 axial
angetrieben. D.h. die mehreren Kugelumlaufspindeln 10 werden
synchron miteinander angetrieben. Auf diese Weise bewegt sich die
Stützplatte 2 in
der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
entlang der Spindelachse 11. Gleichzeitig mit der Bewegung
der Stützplatte 2 bewegt
sich auch die mit der Vorderfläche
der Stützplatte 2 verbundene
bewegliche Platte 4. Wie oben beschrieben wurde, wird der
Arbeitsgang des Formschließens
und Formöffnens
durch den Antrieb der Kugelumlaufspindel 10 ausgeführt.
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Beim
Formschließen
werden die Formflächen
der feststehenden Formhälfte 5 und
der beweglichen Formhälfte 6 durch
Antrieb der Kugelumlaufspindeln 10 und Vorwärtsbewegen
der beweglichen Platte 4 zu der feststehenden Platte 3 hin
(in der durch P in 4 angedeuteten Richtung) in
Kontakt gebracht. Die bewegliche Formhälfte 6 nimmt beim Kontakt
eine Reaktionskraft der Formschließkraft auf, die über die
bewegliche Platte 4, die Lastzelle 15 und die
Stützplatte 2 in
dieser Reihenfolge auf die Spindelachse 11 der Kugelumlaufspindel 10 übertragen
wird.
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Auch
in der Formschließeinheit
dieser Ausführungsform,
wie sie in 6 gezeigt ist, gleitet die bewegliche
Platte 4 mittels der auf der Basis 1 vorgesehenen
Linearführung 30.
Wie oben beschrieben wurde, umschließt bzw. umgreift das Gleitelement 30a der
Linearführung 30 sandwichartig
die Führungsschiene 30b von
ihren beiden Seitenflächen her.
Aus diesem Grund bewegt sich die bewegliche Platte 4 nur
in der Gleitrichtung entlang der Führungsschiene 30b.
Daher kann im Unterschied zu dem Fall, bei dem die Führungsfläche eine
Gleitplatte umfasst, die Linearführung 30 ein
in der beweglichen Platte 4 erzeugtes Torsionsmoment einschränken bzw.
aufnehmen. Das Torsionsmoment wird an der Stützplatte 2 in beiden
Drehrichtungen durch die Vorwärts-
und Rückwärtsdrehungen
der Kugelumlaufspindel 11 erzeugt. Danach wird das Torsionsmoment über die
Lastzelle 15 auf die bewegliche Platte übertragen.
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Als
Ergebnis der Einschränkung
des Torsionsmoments der beweglichen Platte 4 werden die gleichen
Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erhalten; beispielsweise
wird eine genaue Formschließkraft
erzielt.
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Gemäß 9 kann
die Linearführung 30 als Linearführungssystem
durch eine Linearführungsnut bzw.
-rille 70, die an bzw. auf der Oberfläche der Basis 1 vorgesehen
ist, sowie durch ein an dem Bodenabschnitt der beweglichen Platte 4 angebrachtes
Element 80 ersetzt werden. Die Führungsnut 70 ist beispielsweise
eine V-förmige
Nut. Das Element 80 weist einen konvexen Abschnitt auf,
welcher der Führungsnut 70 entspricht,
z.B. mit einem V-förmigen Querschnitt.
Der konvexe Abschnitt des konvexen Elements 80 wird in
die Führungsnut 70 eingesetzt und
gleitet längs
der Nut 70. Auf diese Weise ist es möglich, ein lineares Gleiten
der beweglichen Platte 4 entlang der Führungsnut 70 zu bewirken.
Auch in diesem Fall kann das von der Drehung 60 der Kugelumlaufspindel 11 erzeug te
Torsionsmoment durch die Führungsnut 70 eingeschränkt bzw.
aufgenommen werden. Aus diesem Grund ergebe sich die oben beschriebenen
Wirkungen; z.B. wird eine genaue Formschließkraft erzielt.
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Übrigens
kann die bewegliche Platte 4 direkt mit der Vorderfläche der
Stützplatte 2 verbunden
werden, indem die in den 4 und 5 gezeigte
Lastzelle 15 weggelassen wird. In diesem Fall ist es auch möglich, die
Stützplatte 2 und
die bewegliche Platte 4 zu einem Teil zu integrieren. Wenn
die Lastzelle 15 wegfällt,
kann die Verdrehung und dergleichen infolge der Drehung der Kugelumlaufspindel 11 nicht
zwischen der Lastzelle 15 und der beweglichen Platte 4 oder
zwischen der Lastzelle 15 und der Stützplatte 2 aufgenommen
werden. Aus diesem Grund kann die Wirkung der Verwendung eines Linearführungssystems,
z.B. der Linearführung 30 als
Führung
der beweglichen Platte 4, verstärkt werden.
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Außerdem ist
es auch möglich,
die Spindelachse 11 der Kugelumlaufspindel 10 als
Zugstange funktionieren zu lassen. Infolgedessen kann die Struktur
der Einheit vereinfacht werden.
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Es
wird bevorzugt, dass die feststehende Platte 3 und die
Stützplatte 2 miteinander
durch zwei Kugelumlaufspindeln 10 verbunden sind. Diese
Kugelumlaufspindeln 10 sind in diagonalen Positionen angeordnet,
wobei die Mittelachse der feststehenden Formhälfte 5 und der beweglichen
Formhälfte 6 in
der Mitte positioniert ist. Eine der Kugelumlaufspindeln 10 ist über der
Mittelachse angeordnet und die andere unterhalb der Mittelachse.
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Es
ist auch möglich,
die beiden Kugelumlaufspindeln 10 auf diese Weise anzuordnen
und gleichzeitig diesen Kugelumlaufspindeln 10 die Funktion
einer Zugstange zu verleihen. Infolgedessen nimmt die Anzahl von
um die Formen 5, 6 ange ordneten Teilen ab, und
daher wird der Zugang zu den Formen vereinfacht.
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Bei
der Formschließeinheit
der Erfindung vollzieht die Spindelachse 11 der Kugelumlaufspindel 10 außerdem nur
eine Drehung und keine Axialbewegung. Aus diesem Grund ist es nicht
nötig,
einen offenen Raum hinter der Einheit vorzusehen, um die nach hinten
bewegte Spindelachse 11 aufzunehmen. Daher ist es möglich, die
Gesamtlänge
der Einheit (L in 4) zu verkürzen.
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Die 10 und 11 zeigen
schematisch eine dritte Ausführungsform
einer Formschließeinheit der
Erfindung. 10 ist eine Vorderansicht der
Einheit und 11 ist eine Längsschnittansicht
der Einheit parallel zu ihrer Axialrichtung.
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Eine
feststehende Aufspannplatte bzw. Formplatte 3 und eine
Trägerplatte 7 sind
an den beiden Enden einer Basis 1 befestigt. Zwischen der
feststehenden Platte 3 und der Trägerplatte 7 ist eine
bewegliche Aufspannplatte bzw. Platte gegenüber der stationären Platte 3 angeordnet.
Eine stationäre Formhälfte 5 ist
von der stationären
Platte 3 festgehalten. Eine bewegliche Formhälfte 6 ist
von der beweglichen Platte 4 festgehalten. Zwischen der
beweglichen Platte 4 und der Trägerplatte 7 ist eine Stützplatte 2 angeordnet.
Die bewegliche Platte 4 und die Stützplatte 2 können an
bzw. auf der Basis 1 gleiten. Über eine Mutter 12 einer
an der Stützplatte 2 befestigten
Kugelumlaufspindel 10 durchsetzt eine Spindelachse 11 der
Kugelumlaufspindel 10 die Stützplatte 2. Der Vorderendabschnitt
der Spindelachse 11 (der rechte Endabschnitt in den 10 und 11)
ist mit der stationären
Platte 3 über
ein Lager (nicht dargestellt) drehbar verbunden. Der hintere Endabschnitt
der Spindelachse 11 (der linke Endabschnitt in den 10 und 11)
ist durch die Trägerplatte 7 über ein
Lager (nicht dargestellt) drehbar gelagert und durchsetzt die Trägerplatte 7.
Die Stützplatte 2 und
die bewegliche Platte 4 sind über vier Schrauben- bzw. Spiralfedern
(elastische Elemente) 9 und ein Federaufnahmeelement 8 miteinander
verbunden. Ein Motor 20 ist unter der Basis 1 untergebracht.
Eine Riemenscheibe 21 ist an der Welle des Motors 20 angebracht.
Eine Riemenscheibe 22 ist am hinteren Endabschnitt jeder
Spindelachse 11 angebracht. Ein Zeittakt- bzw. Synchronriemen 23 verbindet
die Riemenscheibe 21 und jede der Riemenscheiben 22 miteinander.
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Wie
bei der zweiten Ausführungsform
gemäß 6 durchsetzen
die Spindelachsen 11 der Kugelumlaufspindeln 10 die
Durchgangslöcher
an zwei Ecken der beweglichen Platte 4. Die bewegliche Platte 4 gleitet
auf der Basis 1 mittels eines Linearführungssystems, beispielsweise
einer Linearführung 30,
die auf der Basis 1 vorgesehen ist. Die Linearführung 30 umfasst
ein Gleitelement 30a und eine Führungsschiene 30b.
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Der
Motor 20 und die Spindelachse 11 sind auf die
gleiche Art und Weise wie in 7 miteinander
verbunden. Die Details der Kugelumlaufspindel sind die gleichen
wie die in 8 gezeigten.
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12 zeigt
die Details eines Verbindungsabschnittes zwischen der Stützplatte 2 und
der beweglichen Platte 4. Das Federaufnahmeelement 8 ist an
der Rückfläche der
beweglichen Platte 4 über
eine Lastzelle 15 angebracht. Das Federaufnahmeelement 8 ist
mit der Stützplatte 2 über die
vier Schrauben- bzw. Spiralfedern 9 verbunden.
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Auch
bei der Formschließeinheit
dieser Ausführungsform
drehen sich die Spindelachsen 11 synchron miteinander durch
die Drehung des Motors 20, und jede Mutter 12 wird
axial angetrieben. Infolgedessen bewegt sich die Stützplatte 2 entlang
den Spindelachsen 11 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in Bezug auf die
feststehende Platte 3. Mit der Bewegung der Stützplatte 2 bewegt
sich auch die bewegliche Platte 4, die mit der Vorderfläche bzw. Vorderseite
der Stützplatte 2 über die
Schrauben- bzw. Spiralfedern 9 verbunden ist. Auf diese
Weise wird der Arbeitsgang des Formschließens und Formöffnens durch
den Antrieb der Kugelumlaufspindeln 10 ausgeführt.
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Auch
in der Formschließeinheit
dieser Ausführungsform
gemäß 6 gleitet
die bewegliche Platte 4 mittels der an der Basis 1 vorgesehenen
Linearführung 30.
Daher kann die Linearführung 30 ein durch
die Drehung der Umlaufspindel 11 erzeugtes Torsionsmoment
einschränken
bzw. aufnehmen. Infolgedessen werden die oben beschriebenen Wirkungen
erzielt; beispielsweise wird eine genaue Formschließkraft erhalten.
Wie mit Bezug auf 9 beschrieben ist, kann die
Linearführung 30 außerdem durch
die an der Oberfläche
der Basis 1 vorgesehene Führungsnut 70 und das
Element 80 mit einem konvexen Abschnitt, der bzw. das in
die Führungsnut 70 einzusetzen
ist, ersetzt werden. Sie können
auch die bewegliche Platte zum Gleiten bringen, um die gleiche Wirkung
wie bei der Linearführung 30 zu
erzielen.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
kann wie bei der zweiten Ausführungsform
die bewegliche Platte 4 direkt mit der Vorderfläche des
Federaufnahmeelements 8 verbunden werden, wobei die in
den 11 und 12 gezeigte
Lastzelle 15 weggelassen wird. In diesem Fall ist es auch
möglich,
das Federaufnahmeelement 8 und die bewegliche Platte 4 zu
einem Teil zu integrieren. Wenn die Lastzelle 15 wegfällt, kann
die Verdrehung und dergleichen infolge der Drehung der Kugelumlaufspindel 10 nicht
zwischen der Lastzelle 15 und der beweglichen Platte 4 oder
zwischen der Lastzelle 15 und dem Federaufnahmeelement 8 absorbiert
werden. Aus diesem Grund kann die Wirkung der Verwendung eines Linearführungssystems,
beispielsweise der Linearführung 30 als
Führung
der beweglichen Platte 4 verstärkt werden.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
vollzieht wie bei der zweiten Ausführungsform die Spindelachse 11 der
Kugelumlaufspindel 10 nur eine Drehung und bewegt sich
nicht axial. Aus diesem Grund ist es nicht nötig, einen offenen Raum hinter
der Einheit bereitzustellen, um die nach hinten bewegte Spindelachse 11 aufzunehmen.
Daher ist es möglich,
die Gesamtlänge
der Einheit (L in 4) zu verkürzen.
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Wenn übrigens
bei dieser Ausführungsform die
Form-Stirnflächen der
feststehenden Formhälfte 5 und
der beweglichen Formhälfte 6 während des Formschließens miteinander
in Kontakt gebracht werden, nimmt die bewegliche Formhälfte 6 eine
Reaktionskraft der Formschließkraft
auf, die über
die bewegliche Platte 4, die Lastzelle 15, das
Federaufnahmeelement 8, die Schrauben- bzw. Spiralfedern 9 und
die Stützplatte 2 in
dieser Reihenfolge auf die Spindelachse 11 der Kugelumlaufspindel 10 übertragen
wird. Auf diese Weise streckt sich die Spindel 11 elastisch
und gleichzeitig kontrahiert sich die Schrauben- bzw. Spiralfeder 9.
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Eine
angemessene Gestaltung der Federkonstante der Schrauben- bzw. Spiralfeder 9 kann die
in der Spiralfeder 9 erzeugte elastische Kontraktion größer als
die Streckung der Spindelachse 11 machen. Infolgedessen
ist es möglich,
die Streckung der Spindelachse 11, auf die die Reaktionskraft übertragen
wurde, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Reaktionskraft des Formschließvorgangs
nur durch vier Zugstangen aufgenommen wird (deren Steifigkeit hoch
ist, da die Gesamt-Querschnittsfläche groß ist),
zu verstärken.
Aus diesem Grund kann, wenn die Form-Stirnflächen der feststehenden Formhälfte 5 und
der beweglichen Formhälfte 6 miteinander
in Kontakt kommen, die Formschließkraft langsamer zunehmen,
so dass das Steuerungsverhalten (control resolution) der Formschließkraft verbessert
werden kann. Infolgedessen kann das Überschießen (overshoot) der Formschließkraft verhindert
und die Genauig keit der Formschließkraft gesteigert werden. Auch
kann verhindert werden, dass exzessive Belastungen auf die Bestandteile
der Formschließeinheit einwirken,
und daher kann die Lebensdauer dieser Bestandteile verlängert werden.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird bei der Formschließeinheit der Erfindung die
bewegliche Platte mittels eines Linearführungssystems, beispielsweise
einer Linearführung,
die auf der Basis vorgesehen ist, bewegt. Infolgedessen kommt es
zu keiner Verdrehung (Drehung) und Lateralverschiebung der beweglichen
Platte mehr, und eine genaue Formschließkraft kann erhalten werden.
Außerdem dreht
sich während
des Formschließvorgangs
die bewegliche Formhälfte
nicht zusammen mit der beweglichen Platte. Daher kommt es weder
zu einer Abweichung bzw. einem Versatz zwischen den beiden Formen
noch zu einem Reiben oder Festfressen der Formen, und die Lebensdauer
der Formen kann verlängert
werden. Da sich außerdem
die bewegliche Formhälfte
während
des Formschließvorgangs
nicht dreht, wird eine stabile Präzisionsformung möglich.
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Auch
vollzieht in der Formschließeinheit
der Erfindung während
des Formschließens
und Formöffnens
die Spindelachse der Kugelumlaufspindel nur eine Drehung und bewegt
sich nicht axial. Infolgedessen ist es nicht nötig, einen offenen Raum hinter
der Einheit vorzusehen, um die nach hinten bewegte Spindelachse
aufzunehmen, weshalb die Gesamtlänge
der Einheit verkürzt
werden kann.
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In
der Erfindung können
auch die feststehende Platte und die Stützplatte mittels zweier Kugelumlaufspindeln
miteinander verbunden werden. Diese Kugelumlaufspindeln sind in
Diagonalpositionen angeordnet, wobei die Mittelachse der feststehenden Formhälfte und
der beweglichen Formhälfte
in deren Mitte positioniert ist. Eine der Kugelumlaufspindeln 10 ist über der
Mittelachse angeordnet und die andere unter der Mittelachse. Zusätzlich ist
es auch möglich,
diesen Kugelumlauf spindeln die Funktion einer Zugstange zu verleihen.
Infolgedessen kann die Anzahl von Teilen, z.B. Stangen, die um die
Formen herum angeordnet sind, verringert werden, weshalb der Zugang
zu den Formen vereinfacht wird.
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Darüber hinaus
können
Lasten, wie z.B. die Formschließkraft
auf die Kugelumlaufspinde, durch den Einsatz mehrerer Kugelumlaufspindeln
verteilt werden. Aus diesem Grund kann die Größe der Kugelumlaufspindel reduziert
werden.
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Ferner
ist es möglich,
die feststehende Platte und die Stützplatte mittels einer Kugelumlaufspindel zu
verbinden und gleichzeitig die Stützplatte und die bewegliche
Platte über
elastische Elemente zu verbinden. Infolgedessen kann während des
Formschließvorgangs
die Formschließkraft
langsam zunehmen, so dass das Steuerverhalten (control resolution)
der Formschließkraft
verbessert werden kann. Infolgedessen kann das Überschießen der Formschließkraft verhindert
und die Genauigkeit der Formschließkraft gesteigert werden. Auch
kann verhindert werden, dass übermäßige Lasten
auf die Bestandteile der Formschließeinheit einwirken, und daher
kann die Lebensdauer dieser Bestandteile verlängert werden.