WO2007003452A1 - Elektrisches einspritzaggregat für eine spritzgiessmaschine - Google Patents

Elektrisches einspritzaggregat für eine spritzgiessmaschine Download PDF

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WO2007003452A1
WO2007003452A1 PCT/EP2006/061813 EP2006061813W WO2007003452A1 WO 2007003452 A1 WO2007003452 A1 WO 2007003452A1 EP 2006061813 W EP2006061813 W EP 2006061813W WO 2007003452 A1 WO2007003452 A1 WO 2007003452A1
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WO
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Prior art keywords
injection
crank
unit according
piston
injection unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/061813
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Wohlrab
Original Assignee
Krauss-Maffei Kunststofftechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/53—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using injection ram or piston
    • B29C45/531—Drive means therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C2045/466—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould supplying the injection unit directly by a compounder

Definitions

  • the present invention relates to an electric injection unit for an injection molding machine according to the preamble of claim 1.
  • Injection units for injection molding machines are well known from the prior art.
  • An outdated injector is described in US 2,367,204.
  • a plastic material is filled in a funnel and melted by supplying heat.
  • two alternately reciprocating pistons push the melt toward the mold.
  • the pistons are acted upon by means of an eccentric, which has a freewheel in one direction of rotation.
  • a plastic starting material (granules or powder) is melted in a plasticizing unit by turning a plasticizing screw and the plastic melt is then injected through the piston-like actuated plasticizing screw into the cavity of a molding tool. Possibly. the melting can also be done otherwise. In most cases, this screw can thereby be moved axially, so that the plastic material accumulating in the screw antechamber starting material is transferred by an injection stroke at Nachvomelie the screw in the vorgeagte cavity.
  • German Patent Specification 1 091 744 describes a device in which an eccentric driven by means of a motor-gear combination realizes the axial movement of a plasticizing and injection screw via a lever mechanism.
  • a double crank drive is also used for the axial feed of a plasticizing screw. In this case, however, engages a first tab on a rotating first crank and a second tab on a counterclockwise to the first crank revolving second crank.
  • WO 01/85429 A1 in turn describes an injection molding apparatus in which the axial feed of a plasticizing screw is determined by means of a motor-driven eccentric.
  • injection units for injection molding machines in which the device for the plasticization is separated from the injection device.
  • the melting of the starting material takes place in an upstream step, for example in an extruder.
  • the material is then supplied, for example, a piston-cylinder unit, from which it is introduced into the cavity.
  • the plasticizing unit may be configured in the form of a single-shaft extruder or a two-shaft extruder.
  • the extruder storage devices may be provided, in which the melt material can be temporarily accumulated, so that, for example, in a discontinuous injection molding machine, the extruder can be operated continuously, and during the injection process, the material melted in the extruder is cacheable.
  • the piston-cylinder device (hereinafter also referred to as a shot pot) is usually driven hydraulically.
  • the starting point is the basic principle of an injection device divided after plastification and injection.
  • a plasticizing unit for generating the molten material is initially provided.
  • This plasticizing unit is rotationally driven by means of a drive device, preferably an electric drive device.
  • the electric drive device is an electric motor which can either be connected directly to the plasticizing screw (eg high-torque motor) or without the interposition of a gearbox, or else is connected to the plasticizing screw (s) via the intermediary of a gearbox.
  • a piston-cylinder injection device is provided, which is in flow communication with the plasticizing or can be brought and receives from this the material melt.
  • the piston in the piston-cylinder device is movable back and forth, with the plastic melt can accumulate in the cylinder when moving back the piston.
  • the piston By Nachvomeschieben the piston then the melt can be transferred into the cavity of a tool, not shown, a closing unit.
  • a core idea of the present invention resides in the fact that the piston-cylinder injection device can likewise be driven electrically by means of a double crank device which is directly or indirectly connected to the piston via at least one connecting link of the first type and which is connected thereto. and can move.
  • the double crank mechanism is connected to the electric motor that drives them.
  • crank device per se allows for appropriate operation, a power-optimal implementation of the rotary drive in a linear motion.
  • a power-optimal implementation of the rotary drive in a linear motion for example, resorted to a principle as it is already addressed in DE 203 14443 U1 for the locking device.
  • the stroke can be doubled compared to the normal crank mechanism.
  • a connection tab of the second type is provided, wherein the connection tab of the first type establishes an indirect or direct connection between the crank drive and the piston and the connection tab of the second type establishes the connection between the crank drive and a support device.
  • the crank mechanism must also be designed to be movable back and forth, wherein it is preferably arranged on a sliding device on a machine bed.
  • the injection plate can move on a slide of the aforementioned machine frame already mentioned.
  • tension elements for example, Glasholme - be provided, as known from the field of clamping units are.
  • the cylinder of the injector can be attached to a plate, in which case the plate for fastening the towbar serves.
  • the crank device may have one or more crank or crank disks, which is rotationally driven by means of the drive.
  • the connecting straps either first or second type, of which one or more copies arranged in parallel to one another can also be provided, are then articulated eccentrically on the crank or the crank disk. If a double crank mechanism is provided, the two crank tabs with the same eccentricity can be articulated diametrically opposite to the crank disk.
  • the crank mechanism also has according to a preferred embodiment, a parallel to the crank pulley aligned and fixedly connected to this gear, which is in engagement with the drive motor.
  • a gear worm can be arranged on the output shaft of the drive motor, which is in engagement with the gear. In this way, it is also possible to generate large forces or moments via the crank mechanism.
  • a high-torque motor can be provided integrally with the crank mechanism, which then can do without a gearbox.
  • An advantage of the present design is the all-electric design of the injection unit both in the plasticizing unit as also in the area of the piston-cylinder injection device. Since the power transmission takes place, for example, via the double-crank drive, a relatively constant travel speed can be achieved over the initial travel range of the piston. In the end of the piston, the speed slows down. However, the injection force increases.
  • the injection speed can be controlled in particular on the speed of the drive motor, the injection and dynamic pressure is absorbed by a sensor, this signal can also be included in the scheme. Overall, so can be achieved over about 75% of the injection path, a linear velocity curve for the piston with a power boost at the stroke end. This provides a high injection current and a boost phase at the end of the movement with a high injection pressure. Overall, can be achieved with the present invention, due to the cost-effective components and the high number of identical parts, a cost-effective unit, which can be dispensed in particular to cost-intensive and vulnerable ball screws or planetary roller screws. For the drive you can use a standard (synchronous) motor, which is also available inexpensively. In addition, the pressure volume control can be achieved inexpensively.
  • the pre-plasticization can be provided with a constant L / D ratio, so that the plasticizing unit can be adapted very well to the plasticizing requirement. Moreover, no backflow lock is required in the injection area. Overall, a flexible adaptation of volume and pressure can be achieved separately from the plasticizing unit.
  • the drawing shows a schematic embodiment of an electrical injection unit according to the invention.
  • the present electrical injection unit comprises a separate plasticizing and injecting unit.
  • the injection unit has a relative to the injection cylinder 8 fixed plate 1, to which the injection cylinder 8 is fixed.
  • the injection cylinder 8 has a cylinder space in which a piston 9 is reciprocally received and stored.
  • the cylinder chamber is connected via a hot runner system 14 with the later to be described plasticizing unit.
  • a check valve 14 ' is arranged, which prevents melt during injection can flow back to the (later to be explained) plasticization.
  • a channel to an injection nozzle at the top of the injection cylinder 8 is provided, via which the plastic melt received in the cylinder chamber can be injected by means of the piston 9 into a cavity of a tool, not shown.
  • the injection channel still has a switchable nozzle closure 15, so that leakage of melt from the cylinder space can be actively prevented.
  • the fixed plate 1 is connected via Switzerlandholme 3 with a arranged on the right side of the image support plate 2.
  • the recorded in the cylinder chamber piston 9 is fixed at its rear end to an injection plate 5, on the other side of a connecting tab of the first type 18 is hinged.
  • the connecting strap of the first type 18 is pivotally coupled at its other end to the crank disk 16 of a crank mechanism 4. With the same eccentricity diametrically opposite to the crank disc, one end of a connecting strap of the second type 18 'is coupled, the other end of which is hinged (reference numeral 17) to the supporting plate 2.
  • the crank mechanism 4 is thus arranged between the support plate 2 and the injection plate 5.
  • a corresponding number of crank disks is then also provided or the crank disk are suitable form.
  • crank mechanism 4 as well as the injection plate 5 on two mutually parallel rails T on the machine bed via Gleitf ⁇ ße 7 slidably mounted.
  • crank mechanism 4 On the housing of the crank mechanism 4, two electric motors 21 and 22 are attached. Both electric motors 21, 22 have output shafts on which gears (or worms) are arranged, which mesh with a corresponding (not shown) gear of the crank mechanism 4. From the gear, the force or torque is then transferred to the fixedly connected crank pulley 16 or crank disks.
  • the plasticizer has a plasticizing extruder with a cylinder 10 and a plasticizing screw 11.
  • the plasticizing screw 11 is rotatably arranged in the plasticizing cylinder 10.
  • the drive is rotationally driven by a motor 13 coupled via a coupling at the end of the plasticizing screw.
  • the coupling is received in a housing 12 with a bearing.
  • the plasticizing unit is supported by two bearing elements on the towbar 3 which extends between the fixed plate and the support plate 2.
  • the plasticizing screw 11 By driving the motor 13, the plasticizing screw 11 is set in the plasticizing cylinder 10 in rotation, whereby the over the feed hopper filled starting granules is melted in the plasticizing and conveyed forward.
  • the plastic melt enters the cylinder chamber of the cylinder 8, wherein the cylinder piston 9 is retracted under controlled maintenance of a certain back pressure.
  • the retraction is carried out by the regulated drive of the two electric motors 21 and 22, which put the crank disc 16 in rotation via the aforementioned transmission.
  • the injection plate 5 By the rotation of the crank disk 16, the injection plate 5 is retracted together with the injection piston 9 with appropriate articulations of the connecting plates 18 and 18 ', whereby plastic melt can accumulate in the antechamber.
  • crank disc was rotated when returning over about 120 °, so takes place during the first 75% of the rotation in the opposite direction, ie over the first 90 °, a Nachvomeverschieben the piston at a fairly uniform speed.
  • the injection speed is relatively high. Only during the last 30 ° of the rotation of the crank disc slows the rotational speed, but a force gain, the corresponding leverage occurs.
  • both the crank mechanism 4 and the injection plate 5 move backwards.
  • the plates 1 and 2 remain fixed relative to the machine bed.
  • a force sensor 19 may be arranged, which detects the force in the front dead center region. In this way, the injection pressure and the emphasis can be recorded and also regulated.
  • a corresponding control and regulation for an adequate operation of the motors 13, 21 and 22 is provided. Depending on the sensor used and the corresponding information can be given to the controller and thus a control can be performed in the desired manner.
  • the present invention provides a simple possibility for a fully electric construction of an injection unit. If one uses a corresponding crank drive with identically constructed connecting straps on the closing side, then standardized parts can be used, which has a particularly favorable effect on the production costs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Einspritzaggregat für eine Spritzgießmaschine. Das Einspritzaggregat umfasst eine Plastifiziereinheit zur Erzeugung einer Materialschmelze, eine Kolben-Zylinder-Einspritzeinrichtung, die mit der Plastifiziereinheit in Strömungsverbindung steht oder bringbar ist und von dieser die Materialschmelze erhält, wobei der Kolben über eine Antriebseinrichtung vor- und zurückbewegbar ist. Die Antriebseinrichtung weist zumindest eine Doppelkurbeleinrichtung auf.

Description

Beschreibung
Elektrisches Einspritzaggregat für eine Spritzgießmaschine
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Einspritzaggregat für eine Spritzgießmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Aus dem Stand der Technik allgemein bekannt sind Einspritzaggregate für Spritzgießmaschinen. Eine überholte Einspritzeinrichtung ist in der US 2,367,204 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird ein Kunststoffmaterial in einem Trichter eingefüllt und durch Zufuhr von Wärme aufgeschmolzen. Zum Einbringen der Schmelze in eine Form drücken zwei alternierend hin- und her bewegte Kolben die Schmelze in Richtung des Formwerkzeugs. Die Kolben sind mittels eines Exzenters beaufschlagt, der eine Freilauf in eine Drehrichtung aufweist.
[0003] Bei anderen Einspritzaggregaten wird ein Kunststoffausgangsmaterial (Granulat oder Pulver) in einer Plastifiziereinheit durch Drehen einer Plastifizier- schnecke aufgeschmolzen und die Kunststoffschmelze anschließend durch die kolbenartig betätigte Plastifizierschnecke in die Kavität eines Formwerkzeugs eingespritzt. Evtl. kann das Aufschmelzen auch anderweitig vorgenommen werden. In den meisten Fällen kann diese Schnecke dabei axial bewegt werden, so dass sich das während der Plastifizierung im Schneckenvorraum ansammelnde Ausgangsmaterial durch einen Einspritzhub beim Nachvomedrücken der Schnecke in die vorbesagte Kavität überführt wird.
[0004] Bei solchen Plastifizier- und Einspritzeinheiten ist auch die Verwendung eines Kurbeltriebs zur Durchführung der Einspritzung bekannt. So ist in der Deutschen Patentschrift 1 091 744 eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein mittels einer Motor-Getriebe-Kombination angetriebener Exzenter über ein Hebelwerk die axiale Bewegung eines Plastifizier- und Einspritzschnecke realisiert. In der DE 198 09 014 A1 ist ein Doppelkurbeltrieb ebenfalls zum axialen Vorschub einer Plastifizierschnecke eingesetzt. In diesem Fall greift jedoch eine erste Lasche an einer umlaufenden ersten Kurbel und eine zweite Lasche an einer gegensinnig zur ersten Kurbel umlaufenden zweiten Kurbel an. Die WO 01/85429 A1 beschreibt wiederum eine Spritzgießvorrichtung, bei der über einen motorisch angetriebenen Exzenter der axiale Vorschub einer Plastifizierschnecke bestimmt wird.
[0005] Es gibt jedoch auch Einspritzeinheiten für Spritzgießmaschinen, bei denen die Einrichtung für die Plastifizierung getrennt ist von der Einspritzeinrichtung. In diesem Fall erfolgt das Aufschmelzen des Ausgangsmaterials in einem vorgeschalteten Schritt, beispielsweise in einem Extruder. Vom Extruder wird das Material dann beispielsweise einer Kolben-Zylinder-Einheit zugeführt, von der es in die Kavität eingebracht wird. Auch bei dieser Konstruktion sind verschiedene Ausgestaltungen möglich, so kann die Plasti- fiziereinheit in Form eines Ein-Wellen-Extruders oder eines Zwei-Wellen- Extruders ausgestaltet sein. Sodann können nach dem Extruder Speichereinrichtungen vorgesehen sein, in denen das Schmelzematerial zeitweise angesammelt werden kann, so dass beispielsweise bei einer diskontinuierlich arbeitenden Spritzgießmaschine der Extruder kontinuierlich betrieben werden kann, und während des Einspritzvorganges das im Extruder aufgeschmolzene Material zwischenspeicherbar ist.
[0006] Da eine solche getrennte Einheit - insbesondere mit einem Zwei-Wellen-Extruder - auch zum Compoundieren von Material verwendet werden kann, wird in diesem Zusammenhang oftmals auch von Spritzgieß-Compoundem gesprochen. Ein Beispiel eines solchen Spritzgieß-Compounders ist in der DE 101 56 522 dargestellt, wobei hier die Speichereinrichtung in der Plasti- fiziereinrichtung integriert ist.
[0007] Bislang wird die Kolben-Zylinder-Einrichtung (nachfolgend auch als Shot-Pot bezeichnet) in der Regel hydraulisch angetrieben.
[0008] In den letzten Jahren ist jedoch vermehrt der Ruf nach vollelektrischen Maschinen laut geworden. Solchen Maschinen wird eine reduzierte Leistungsaufnahme wie auch eine gute Wiederholgenauigkeit während des zyklischen Betriebs nachgesagt.
[0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom vorgenannten
Stand der Technik ein vollelektrisches Einspritzaggregat für einen Spritzgieß- Compounder zu schaffen.
[0010] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
[0011] Ausgegangen wird dabei vom Grundprinzip einer nach Plastifizierung und Einspritzung geteilten Einspritzeinrichtung. Insofern ist zunächst eine Plas- tifiziereinheit zur Erzeugung der Materialschmelze vorgesehen. Diese Plas- tifiziereinheit wird mittels einer Antriebseinrichtung, vorzugsweise einer elektrischen Antriebseinrichtung drehangetrieben. Als elektrische Antriebseinrichtung eignet sich ein elektrischer Motor, der entweder unmittelbar und ohne Zwischenschaltung eines Getriebes mit der Plastifizierschnecke verbunden sein kann (z. B. High-Torque-Motor) oder aber über Zwischenschaltung eines Getriebes mit der oder den Plastifizierschnecken verbunden ist.
[0012] Zudem ist eine Kolben-Zylinder-Einspritzeinrichtung vorgesehen, die mit der Plastifiziereinheit in Strömungsverbindung steht oder bringbar ist und von dieser die Materialschmelze erhält.
[0013] Der Kolben in der Kolben-Zylinder-Einrichtung ist vor und zurück bewegbar, wobei sich beim Zurϋckbewegen des Kolbens die Kunststoffschmelze im Zylinder ansammeln kann. Durch das Nachvomeschieben des Kolbens kann dann die Schmelze in die Kavität eines nicht dargestellten Werkzeugs einer Schließeinheit überführt werden.
[0014] Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, dass die Kolben-Zylinder-Einspritzeinrichtung ebenfalls elektrisch antreibbar ist, und zwar über eine Doppelkurbeleinrichtung, die über zumindest eine Verbindungslasche erster Art mittelbar oder unmittelbar mit dem Kolben in Verbindung steht und diesen hin- und herbewegen kann. Die Doppelkurbeleinrichtung ist mit dem Elektromotor verbunden, der sie antreibt.
[0015] Die Kurbeleinrichtung an sich gestattet bei entsprechendem Betrieb eine kraftoptimale Umsetzung des Drehantriebs in eine Linearbewegung. Dabei wird beispielsweise auf ein Prinzip zurückgegriffen, wie es in der DE 203 14443 U1 bereits für die Schließeinrichtung angesprochen ist.
[0016] Bei der Doppelkurbeleinrichtung kann gegenüber der normalen Kurbeleinrichtung der Hub verdoppelt werden. Dafür ist zusätzlich zur Verbindungslasche erster Art eine Verbindungslasche zweiter Art vorgesehen, wobei die Verbindungslasche erster Art eine mittelbare oder unmittelbare Verbindung zwischen dem Kurbelantrieb und dem Kolben und die Verbindungslasche zweiter Art die Verbindung zwischen dem Kurbelantrieb und einer Abstützeinrichtung herstellt. In diesem Fall muss die Kurbeleinrichtung natürlich auch hin- und herbeweglich ausgeführt sein, wobei sie vorzugsmäßig auf einer Gleiteinrichtung auf einem Maschinenbett angeordnet ist.
[0017] Es hat sich zudem noch als vorteilhaft erwiesen, zwischen der Verbindungslasche erster Art und dem Einspritzkolben eine dazwischengeschaltete Einspritzplatte anzuordnen, die zusammen mit dem Kolben hin und her verschieblich auf dem Maschinenbett aufgenommen ist. Der Kolben wird in diesem Fall an der Einspritzplatte abgestützt. Auf der anderen Seite der Einspritzplatte ist die Verbindungslasche erster Art angelenkt.
[0018] Auch die Einspritzplatte kann sich auf einer Gleiteinrichtung des vorgenannt bereits erwähnten Maschinenrahmens bewegen. Um eine in sich stabile Einheit herzustellen, die keinerlei Zug-, Torsions- oder Dehnungskräfte auf den Maschinenrahmen überträgt, können zwischen dem Zylinder, der Einspritzeinrichtung und der vorgenannten Abstützeinrichtung Zugelemente - beispielsweise Zugholme - vorgesehen sein, wie sie auch aus dem Bereich der Schließeinheiten bekannt sind. Der Zylinder der Einspritzeinrichtung kann dabei an einer Platte befestigt sein, wobei dann die Platte zum Befestigen der Zugholme dient.
[0019] Die Kurbeleinrichtung kann eine oder mehrere Kurbel oder Kurbelscheiben besitzen, die mittels des Antriebs drehangetrieben ist. Die Verbindungslaschen entweder erster oder zweiter Art, von denen ebenfalls ein oder mehrere parallel zueinander angeordnete Exemplare vorgesehen sein können, sind dann exzentrisch an der Kurbel oder der Kurbelscheibe angelenkt. Ist eine Doppelkurbeleinrichtung vorgesehen, so können die beiden Kurbellaschen mit gleicher Exzentrizität diametral gegenüberliegend an der Kurbelscheibe angelenkt sein.
[0020] Es hat sich bei den Untersuchungen ergeben, dass bei einer Verdrehung der Kurbelscheibe um einen Winkel von etwa 120° die Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens über die ersten 90° im wesentlichen konstant bleibt. Lediglich bei den letzten 30° der Drehbewegung wird der Kolben bezüglich seiner Vorschubgeschwindigkeit langsamer. Allerdings erhöht sich hierbei auch das übertragbare Moment bzw. die übertragbare Kraft. Um diesen Umstand auszunutzen, sollten die Verbindungslaschen so an der Kurbelscheibe angeordnet sein, dass eine Verdrehung der Kurbelscheibe um insgesamt ca. 120° möglich ist.
[0021] Der Kurbeltrieb besitzt zudem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein parallel zur Kurbelscheibe ausgerichtetes und mit diesem fest verbundenes Zahnrad, welches mit dem Antriebsmotor in Eingriff steht. So kann auf der Abtriebswelle des Antriebsmotors beispielsweise eine Getriebe-Schnecke angeordnet sein, die mit dem Zahnrad in Eingriff steht. Auf diese Art und Weise lassen sich auch große Kräfte bzw. Momente über den Kurbeltrieb erzeugen. Alternativ kann natürlich auch ein High-Torque-Motor integral mit dem Kurbeltrieb vorgesehen werden, wobei man dann auf ein Getriebe verzichten kann.
[0022] Vorteilhaft bei der vorliegenden Konstruktion ist die vollelektrische Ausbildung des Einspritzaggregats sowohl im Bereich der Plastifiziereinheit wie auch im Bereich der Kolben-Zylinder-Einspritzeinrichtung. Da die Kraftübertragung beispielsweise über den Doppelkurbelantrieb erfolgt, kann über den anfänglichen Verfahrbereich des Kolbens eine relativ konstante Verfahrgeschwindigkeit erreicht werden. Im Endbereich des Kolbens verlangsamt sich die Fahrgeschwindigkeit. Jedoch erhöht sich die Einspritzkraft.
[0023] Die Einspritzgeschwindigkeit kann insbesondere über die Drehzahl des Antriebsmotors geregelt werden, wird der Einspritz- und Staudruck mittels eines Sensors aufgenommen, so kann dieses Signal auch in die Regelung einbezogen werden. Insgesamt können so über etwa 75 % des Einspritzweges ein linearer Geschwindigkeitsverlauf für den Kolben mit einer Kraftverstärkung am Hubende erreicht werden. Dies sorgt für einen hohen Einspritzstrom und eine Kraftverstärkungsphase am Ende der Bewegung mit einem hohen Einspritzdruck. Insgesamt lässt sich mit der vorliegenden Erfindung aufgrund der kostengünstigen Bauteile und der hohen Anzahl von Gleichteilen eine kostengünstige Einheit erreichen, wobei man insbesondere auf kostenintensive und anfällige Kugelspindeln oder Planetenrollspindeln verzichten kann. Für den Antrieb kann man einen Standard(synchron)motor verwenden, der ebenfalls günstig beziehbar ist. Zudem lässt sich auch die Druckvolumenregelung kostengünstig erreichen.
[0024] Die Vorplastifizierung kann mit einem konstanten L/D-Verhältnis ausgestattet werden, so dass man die Plastifiziereinheit sehr gut auf die Plastifizieranfor- derung anpassen kann. Überdies wird keine Rückstromsperre im Einspritzbereich benötigt. Insgesamt lässt sich eine flexible Anpassung von Volumen und Druck getrennt von der Plastifiziereinheit erreichen.
[0025] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die einzige, beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, elektrischen Einspritzeinheit. [0026] Die vorliegende elektrische Einspritzeinheit umfasst eine getrennte Plas- tifizier- und Einspritzeinheit.
[0027] Die Einspritzeinheit weist eine relativ zum Einspritzzylinder 8 feste Platte 1 auf, an welcher der Einspritzzylinder 8 befestigt ist. Der Einspritzzylinder 8 besitzt einen Zylinderraum, in dem ein Kolben 9 hin und her beweglich aufgenommen und gelagert ist. Der Zylinderraum ist über ein Heißkanalsystem 14 mit der später noch zu beschreibenden Plastifiziereinheit verbunden. Im Heißkanal 14 ist ein Rückschlagventil 14' angeordnet, welches verhindert, dass Schmelze beim Einspritzen zurück zur (später noch zu erläuternden) Plastifizierung fließen kann. Zudem ist ein Kanal zu einer Einspritzdüse an der Spitze des Einspritzzylinders 8 vorgesehen, über welchen die in dem Zylinderraum aufgenommene Kunststoffschmelze mittels des Kolbens 9 in eine Kavität eines nicht dargestellten Werkzeugs eingespritzt werden kann. Der Einspritzkanal weist noch ein schaltbaren Düsenverschluss 15 auf, so dass ein Austreten von Schmelze aus dem Zylinderraum aktiv unterbunden werden kann.
[0028] Die feste Platte 1 ist über Zugholme 3 mit einer auf der rechten Seite des Bildes angeordneten Abstützplatte 2 verbunden.
[0029] Der im Zylinderraum aufgenommene Kolben 9 ist an seinem hinteren Ende an einer Einspritzplatte 5 befestigt, auf deren anderer Seite eine Verbindungslasche erster Art 18 angelenkt ist. Die Verbindungslasche erster Art 18 ist an ihrem anderen Ende mit der Kurbelscheibe 16 eines Kurbeltriebs 4 gelenkig gekoppelt. Mit der gleichen Exzentrizität diametral gegenüberliegend an der Kurbelscheibe ist ein Ende einer Verbindungslasche zweiter Art 18' gekoppelt, deren anderes Ende gelenkig (Bezugziffer 17) mit der Abstützplatte 2 abgestützt ist. Der Kurbeltrieb 4 ist somit zwischen der Abstützplatte 2 und der Einspritzplatte 5 angeordnet.
[0030] Natürlich können auch 2 oder mehrere Verbindungslaschen erster Art 18 und Verbindungslaschen zweiter Art 18' verwendet werden, die dann jeweils parallel zueinander angeordnet werden müssen. Eine entsprechende Zahl von Kurbelscheiben ist dann ebenfalls vorzusehen oder die Kurbelscheibe sind geeignet auszubilden.
[0031] Der Kurbeltrieb 4 ist ebenso wie die Einspritzplatte 5 auf zwei parallel zueinander verlaufenden Schienen T auf dem Maschinenbett über Gleitfϋße 7 verschieblich gelagert.
[0032] Am Gehäuse des Kurbeltriebs 4 sind zwei Elektromotore 21 und 22 befestigt. Beide Elektromotore 21 , 22 besitzen Abtriebswellen, an denen Zahnräder (oder Schnecken) angeordnet sind, die mit einem entsprechend (nicht dargestellten) Zahnrad des Kurbeltriebs 4 kämmen. Von dem Zahnrad wird die Kraft oder das Moment dann auf die fest damit verbundene Kurbelscheibe 16 oder Kurbelscheiben übertragen.
[0033] Um die vor allem beim Einspritzvorgang auftretende Kraft im Einspritzsystem abzufangen, sind zwischen der Abstützplatte 2 und der Platte 1 vier Zugholme 3 angeordnet, welche die Eckbereiche der Platten 1 und 2 verbinden und parallel zueinander verlaufen. Diese Zugholme 3 nehmen ähnlich wie bei einer Schließeinrichtung die Zugkräfte zwischen den Platten 1 und 2 auf.
[0034] Die Plastifiziereinrichtung weist einen Plastifizierextruder mit einem Zylinder 10 und einer Plastifizierschnecke 11 auf. Die Plastifizierschnecke 11 ist im Plastifizierzylinder 10 drehbar angeordnet. Der Antrieb wird durch einen am Ende der Plastifizierschnecke über eine Kupplung gekoppelten Motor 13 drehangetrieben. Die Kupplung ist in einem Gehäuse 12 mit einer Lagerung aufgenommen. Die Plastifiziereinheit ist über zwei Lagerelemente auf dem Zugholm 3, der sich zwischen der festen Platte und der Abstützplatte 2 erstreckt, gelagert.
[0035] Nachfolgend wird der Betrieb des vorliegenden, voll-elektrischen Einspritzaggregats erläutert. Durch den Antrieb des Motors 13 wird die Plastifizierschnecke 11 im Plastifizierzylinder 10 in Drehung versetzt, wodurch das über den Einfülltrichter eingefüllte Ausgangsgranulat in der Plastifiziereinheit aufgeschmolzen und nach vorne befördert wird. Über den Heißkanal 14 gelangt die Kunststoffschmelze in den Zylinderraum des Zylinders 8, wobei der Zylinderkolben 9 unter gesteuertem Aufrechterhaltung eines bestimmten Staudrucks zurückgezogen wird. Das Zurückziehen erfolgt durch den geregelten Antrieb der beiden Elektromotoren 21 und 22, die über das vorgenannte Getriebe die Kurbelscheibe 16 in Drehung versetzen. Durch die Rotation der Kurbelscheibe 16 wird bei entsprechender Anlenkungen der Verbindungslaschen 18 und 18' die Einspritzplatte 5 zusammen mit dem Einspritzkolben 9 zurückgezogen, wodurch sich Kunststoffschmelze im Schneckenvorraum ansammeln kann.
[0036] Hat sich eine ausreichende Menge von Kunststoffschmelze im Zylinderraum des Zylinders gesammelt, so wird auf Einspritzen umgeschaltet. Dabei werden die Elektromotore 21 und 22 in die andere Richtung angetrieben. Durch die Drehung der Kurbelscheibe 16 wird die Einspritzplatte 5 zusammen mit dem Einspritzkolben 9 relativ zum Einspritzzylinder 8 nach vorne bewegt. Das Rückschlagventil 14' schließt sich, und über den geöffneten Düsenver- schluss 15 wird die Kunststoffschmelze in die Kavität des nicht dargestellten Spritzgießwerkzeugs eingespritzt.
[0037] Wurde die Kurbelscheibe beim Zurückfahren über ungefähr 120° verdreht, so erfolgt während der ersten 75 % der Drehung mit entgegengesetzter Drehrichtung, also über die ersten 90°, ein Nachvomeverschieben des Kolbens mit einer recht gleichmäßigen Geschwindigkeit. Die Einspritzgeschwindigkeit ist dabei relativ hoch. Erst während der letzten 30° der Drehung der Kurbelscheibe verlangsamt sich die Drehgeschwindigkeit, wobei jedoch eine Kraftverstärkung die entsprechende Hebelwirkung auftritt.
[0038] Während des Füllens des Zylinderraums des Zylinders 8 bewegen sich sowohl der Kurbeltrieb 4 wie auch die Einspritzplatte 5 nach hinten. Die Platten 1 und 2 bleiben dabei relativ zum Maschinenbett fest. [0039] Beim Einspritzen bewegen sich Kurbeltrieb 4 und Einspritzplatte 5 nach vorne. Dabei kann beispielsweise zwischen der Einspritzplatte 5 und der festen Platte 1 ein Kraftsensor 19 angeordnet sein, der die Kraft im vorderen Todpunktbereich feststellt. Auf diese Art und Weise kann der Einspritzdruck sowie der Nachdruck aufgenommen und auch geregelt werden. Natürlich ist eine entsprechende Steuerung und Regelung für einen adäquaten Betrieb der Motoren 13, 21 und 22 vorgesehen. Je nach eingesetzter Sensorik können auch die entsprechenden Informationen an die Steuerung gegeben und damit eine Regelung in gewünschter Weise durchgeführt werden.
[0040] Soll die gesamte Einspritzeinrichtung von einer Schließeinheit zyklusweise weggefahren und dann wieder hingefahren werden, so müsste noch ein separater Antrieb vorgesehen sein, der die gesamte, soeben beschriebene Kombination aus Plastifiziereinheit 10, 11 und Einspritzeinheit hin und her bewegt. In diesem Fall würden sich auch die feste Platte 1 und die Abstützplatte zusammen mit allen anderen Elementen, also auch der Einspritzeinheit, nach vorne und hinten bewegen lassen.
[0041] Insgesamt ist mit der vorliegenden Erfindung eine einfache Möglichkeit für eine vollelektrische Konstruktion einer Einspritzeinheit geschaffen. Benutzt man dabei auf der Schließseite einen entsprechenden Kurbelantrieb mit gleich konstruierten Verbindungslaschen, so können standardisierte Teile verwendet werden, was sich besonders günstig auf die Herstellkosten auswirkt.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Einspritzaggregat für eine Spritzgießmaschine umfassend
- eine Plastifiziereinheit (10, 11) zur Erzeugung einer Materialschmelze,
- eine Kolben-Zylinder-Einspritzeinrichtung, die mit der Plastifiziereinheit in Strömungsverbindung steht oder bringbar ist und von dieser die Materialschmelze erhält, wobei der Kolben (9) über eine Antriebseinrichtung (4, 21 , 22) vor- und zurϋckbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung zumindest eine Doppelkurbeleinrichtung (4, 16, 18, 18' ) aufweist, die zumindest eine Verbindungslasche einer ersten Art (18) und zumindest eine Verbindungslasche (18' ) einer zweiten Art aufweist, wobei die Verbindungslasche erster Art (18) eine mittelbare oder unmittelbare Verbindung zwischen dem Kurbelantrieb (4) und dem Kolben (9) und die Verbindungslasche zweiter Art (18' ) die Verbindung zwischen dem Kurbelantrieb (4) und einer Abstϋtzeinrichtung (2) herstellt und die Doppelkurbeleinrichtung (4) hin- und herbeweglich ausgestaltet ist, und dass die Doppelkurbeleinrichtung (4) mit zumindest einem Elektromotor (21 , 22) drehfest verbunden ist, mit dem sie antreibbar ist.
2. Elektrisches Einspritzaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslasche erster Art gegenüberliegend (18) der Doppelkurbeleinrichtung an einer beweglichen Einspritzplatte (5) angelenkt ist, welche auf deren anderen Seite den Einspritzkolben (9) aufweist.
3. Elektrisches Einspritzaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzzylinder (8) der Kolben-Zylinder-Einspritzeinrichtung an einer Platte (1) befestigt ist, welche über Zugelemente (3) mit der Abstützeinrichtung (2) verbunden ist.
4. Elektrisches Einspritzaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als High-Torque-Motor ausgebildet ist, der unmittelbar mit der Doppelkurbel verbunden ist.
5. Elektrisches Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Elektromotoren (21 , 22) über ein Getriebe mit der Doppelkurbel oder der Kurbelscheibe (16) verbunden sind.
6. Elektrisches Einspritzaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebe ein mit der Elektromotorachse verbundenes Schneckenrad und ein mit dem Schneckenrad kämmendes Zahnrad umfasst, welches mit der Doppelkurbel oder der Kurbelscheibe (16) verbunden ist.
7. Elektrisches Einspritzaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung zusammen mit dem Doppelkurbelantrieb hin- und herverschieblich angeordnet ist.
8. Elektrisches Einspritzaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastifiziereinrichtung als Ein-, Zwei oder Mehrwellenextruder ausgebildet ist.
9. Elektrisches Einspritzaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-, Zwei oder Mehrwellenextruder diskontinuierlich betreibbar ist.
10. Elektrisches Einspritzaggregat nach einem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-, Zwei- oder Mehrwellenextruder kontinuierlich betreibbar ist und eine Speichereinrichtung zum Zwischenspeichern von Materialschmelze vorgesehen ist.
11. Elektrisches Einspritzaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plastifiziereinrichtung (10, 11) auf der Einspritzeinrichtung gehalten ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013008137B4 (de) 2013-05-14 2017-02-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Probennahmevorrichtung und Verfahren zur Entnahme einer Probenmenge aus einem Schmelzestrom

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE469994C (de) * 1927-12-04 1929-01-02 Eckert & Ziegler G M B H Spritzgussmaschine
CH409375A (de) * 1963-03-25 1966-03-15 Battenfeld Geb Spritzgussmaschine mit Kniehebel
US4678420A (en) * 1984-02-06 1987-07-07 Inoue-Japax Research Incorporated Injection molding machine with auxiliary packing means
JPH0453719A (ja) * 1990-06-22 1992-02-21 Fanuc Ltd 電動式射出成形機の射出部
JPH0847944A (ja) * 1994-08-05 1996-02-20 M M Nakagawa Kk 射出成形機の射出機構
EP0962297A2 (de) * 1998-05-04 1999-12-08 Battenfeld GmbH Vorrichtung zur Betätigung eines Einspritzelementes
DE20314443U1 (de) * 2002-11-14 2004-04-15 Netstal-Maschinen Ag Antriebssystem für eine Spritzgießmaschine, sowie Druckgießmaschine mit einem solchen Antriebssystem

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2367204A (en) * 1943-03-10 1945-01-16 Chrysler Corp Plastic injecting apparatus
DE1091744B (de) * 1956-11-13 1960-10-27 Ankerwerk Gebrueder Goller Spritzgiessmaschine fuer thermoplastische Kunststoffe
AT404918B (de) * 1997-03-03 1999-03-25 Engel Gmbh Maschbau Doppelkurbeltrieb
ATE338622T1 (de) * 2000-05-08 2006-09-15 Procontrol Ag Spritzgiessmaschine mit exzenterantrieb
DE10156522B4 (de) * 2001-11-16 2005-07-21 Krauss-Maffei Kunststofftechnik Gmbh Spritzgießcompounder

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE469994C (de) * 1927-12-04 1929-01-02 Eckert & Ziegler G M B H Spritzgussmaschine
CH409375A (de) * 1963-03-25 1966-03-15 Battenfeld Geb Spritzgussmaschine mit Kniehebel
US4678420A (en) * 1984-02-06 1987-07-07 Inoue-Japax Research Incorporated Injection molding machine with auxiliary packing means
JPH0453719A (ja) * 1990-06-22 1992-02-21 Fanuc Ltd 電動式射出成形機の射出部
JPH0847944A (ja) * 1994-08-05 1996-02-20 M M Nakagawa Kk 射出成形機の射出機構
JP3432011B2 (ja) * 1994-08-05 2003-07-28 エム・エム中川株式会社 射出成形機の射出機構
EP0962297A2 (de) * 1998-05-04 1999-12-08 Battenfeld GmbH Vorrichtung zur Betätigung eines Einspritzelementes
DE20314443U1 (de) * 2002-11-14 2004-04-15 Netstal-Maschinen Ag Antriebssystem für eine Spritzgießmaschine, sowie Druckgießmaschine mit einem solchen Antriebssystem

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 199214, Derwent World Patents Index; Class A32, AN 1992-110677 *
DATABASE WPI Section Ch Week 200351, Derwent World Patents Index; Class A32, AN 1996-166682 *
DR. WERNER HOFMANN: "Rubber technology handbook", 1994, HANSER/GARDNER PUBLICATIONS, CINCINNATI, OHIO, XP002392441 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 242 (M - 1259) 3 June 1992 (1992-06-03) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 06 28 June 1996 (1996-06-28) *

Also Published As

Publication number Publication date
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DE102005030425B4 (de) 2008-06-05
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