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Die Erfindung betrifft eine Linearantriebseinrichtung
zum Öffnen
und Schließen
von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, insbesondere
von Formwerkzeughälften
einer Kunstoffformmaschine, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 0 976 521 A1 ist
eine Schließeinrichtung
für Formaufspannplatten
einer Spritzgießmaschine
bekannt. Die Spritzgießmaschine
weist eine feststehende Formaufspannplatte sowie eine verschiebbare
Formaufspannplatte auf, an deren einander zugewandten Seiten jeweils
Hälften
eines Formwerkzeuges aufgespannt sind. Die feststehende Formaufspannplatte ist über vier
in den Ecken eines gedachten Viereckes angeordnete Holme mit einer
ebenfalls feststehenden Klemmplatte verbunden. Die bewegliche Formaufspannplatte
ist entlang der Holme zwischen der feststehenden Formaufspannplatte
und der Klemmplatte verschiebbar. Für die Bewegung der verschiebbaren
Formaufspannplatte ist an deren der Aufspannfläche für das Formwerkzeug abgewandten Seite
ein Stempel befestigt, der sich in Richtung der ortsfesten Klemmplatte
sowie durch diese hindurch erstreckt. Für das Bewegen der beweglichen
Formaufspannplatte entlang der Holme, d. h. für das Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge,
ist ein elektromotorischer Antrieb vorgesehen, der an dem Stempel
angreift. Nach dem Schließen
der Formwerkzeuge erfolgt das Aufbringen der Schließkraft auf
die Hälften
des Formwerkzeuges über
eine ebenfalls an dem Stempel angreifende hydraulische Kolben-/Zylindereinheit.
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Der elektromotorische Antrieb ist
als Spindeltrieb ausgebildet. Hierfür ist der Stempel als Hohlachse
mit einem Innengewinde für
eine Spindel ausgebildet.
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Die Kolben-/Zylindereinheit weist
einen Ringkolben auf, durch den die Spindel geführt ist, und der mit der Außenseite
des Stempels über
eine Kupplung für
das Aufbringen der Schließkraft
verbindbar ist. Der Ringkolben ist in einem ebenfalls ringförmigen und
in der Klemmplatte ausgebildeten Zylinderraum geführt und
entsprechenderweise weitestgehend parallel zu dem Stempel bewegbar.
Um auch ein Aufreissen der Hälften
des Formwerkzeuges nach dem erfolgten Spritzvorgang zu ermöglichen,
ist die Kolben-/Zylindereinheit
doppelwirkend ausgebildet.
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Die Kupplung zwischen der Kolben-/Zylindereinheit
und der äußeren Umfangsfläche des Stempels
erfolgt über
eine Außenverzahnung
auf der Umfangsfläche
des Stempels und einer korrespondierend ausgebildeten Innenverzahnung
an der inneren Umfangsfläche
der Öffnung
des ringförmigen Kolbens.
In Umfangsrichtung gesehen ist die Innen- und auch die Außenverzahnung
mehrmals und gleichmäßig auf
den Umfang verteilt durch parallel zur Längserstreckung des Stempels
verlaufende Nuten unterbrochen. Somit können durch Drehung des Kolbens
der Kolben-/Zylindereinheit innerhalb des Zylinderraums die Zähne der
Innenverzahnung mit den Zähnen
der Außenverzahnung
in Eingriff gebracht werden sowie durch zurückdrehen, die Zähne der
Innen- bzw. Außenverzahnung
in die jeweilige Nut der Innen- bzw. Außenverzahnung gestellt werden,
so daß der
Stempel von dem Kolben entkoppelt ist. Für die erforderliche Drehbewegung
für den Kupplungsvorgang
ist eine weitere hydraulische Kolben-/Zylindereinheit oder ein Servomotor
vorgesehen.
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Aus dieser europäischen Patentanmeldung ist
zwar bereits der kombinierte hydraulische und elektromotorische
Antrieb des Stempels einer beweglichen Formaufspannplatte einer
Spritzgießmaschine
bekannt, jedoch ermöglicht
die Ausgestaltung der Kupplung mit einer jeweils in Längsrichtung
der Spindel verlaufende Nuten aufweisende Innen- bzw. Außenverzahnung
nur ein Kuppeln bzw. Entkuppeln in bestimmten diskreten Ausfahr-
bzw. Drehstellungen der Spindel. Somit ist es erforderlich, die Schließbewegung
der Formwerkzeuge in Abhängigkeit
von der Stellung der Spindel zu beenden, um anschließend überhaupt
ein Einkuppeln der Innenverzahnung in die Außenverzahnung zu ermöglichen. Anschließend muß dann zunächst die
restliche Schließbewegung
der beiden Formwerkzeuge über dem
Kolben-/Zylinderantrieb
vorgenommen werden. Nachteiligerweise führt dies zu einer Vergrößerung des
erforderlichen Hubes der Kolben-/Zylindereinheit und der hiermit
einhergehenden Vergrößerung des erforderlichen Ölvolumens.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine weitere Linearantriebseinrichtung zum Öffnen und
Schließen
von Formwerkzeugen, insbesondere von Formwerkzeughälften einer
Kunststoffformmaschine, zu schaffen, die ein schnelles Öffnen und
Schließen
der Formwerkzeuge und ein energieoptimiertes Aufbringen der Schließkraft auf
die Formwerkzeuge ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Linearantriebseinrichtung
zum Öffnen
und Schließen
von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, insbesondere
von Formwerkzeughälften
einer Kunstoffformmaschine, mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 16 angegeben.
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Erfindungsgemäß wird bei einer Linearantriebseinrichtung
zum Öffnen
und Schließen
von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf, insbesondere
von Formwerkzeughälften
einer Kunstoffformmaschine, mit einem auf die Formwerkzeuge wirkenden
Spindeltrieb mit einer ersten Spindelmutter für ein Öffnen und Schließen der
Formwerkzeuge, mit einer Spin del und mit einer auf die Formwerkzeuge
wirkenden Kolben-/Zylindereinheit für das Aufbringen der Schließkraft,
durch die Zuordnung der Kolben-/Zylindereinheit
zu einer zweiten Spindelmutter erreicht, daß die im Verhältnis zu den
erforderlichen Kräften
für das Öffnen und
Schließen
der Formwerkzeuge relativ hohen Schließkräfte nicht in die erste Spindelmutter
eingeleitet werden und diese somit optimal auf die Erfordernisse
für ein Öffnen und
Schließen
der Formwerkzeuge angepaßt werden
kann. Durch die Verwendung einer zweiten Spindelmutter für die Übertragung
der Schließkräfte nach
erfolgter Schließbewegung
der Formwerkzeuge über
den Spindeltrieb kann in jeder beliebigen Stellung der Spindel und
nicht nur bezogen auf diskrete Spindelstellungen die Kolben-/Zylindereinheit
hiermit gekoppelt werden. Der Hubweg der Kolben-/Zylindereinheit
kann somit minimiert werden und entsprechend die erforderliche Druckmittelmenge
für den Kreislauf
minimiert werden.
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Besonders vorteilhaft wird die zweite
Spindelmutter während
des Öffnen
und Schließen
der Formwerkzeuge über
die erste Spindelmutter kraftarm, vorzugsweise freilaufend, entlang
der Spindel mitbewegt und kann somit ihre Nähe auf der Spindel zu der ersten
Spindelmutter und zu der ortfesten Kolben-/Zylindereinheit halten.
Hierfür
weist die Spindel einen Gewindegang für die zweite Spindelmutter
auf, dessen Gewinderille weiter ist als die Breite der Gewindezähne der
zweiten Spindelmutter. Bevorzugt ist die Spindel nach Art eines
Stempels feststehend mit dem Formwerkzeug, d. h. mit deren Formaufspannplatte,
verbunden, wodurch nur die Spindelmuttern die drehenden und anzutreibenden
Teile sind.
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Die Linearantriebseinrichtung wird
konstruktiv besonders einfach und kompakt, wenn die Spindel zweigängig ausgebildet
ist und neben einem Gewindegang für die zweite Spindelmutter
einen weiteren Gewindegang für
die erste Spindelmutter aufweist. Vorteilhafterweise ist die erste
Spindelmutter und der zugehörige
Gewindegang als Kugelgewindetrieb und die zweite Spindelmutter und
der zugehörige
Gewindegang als Flachgewindetrieb, vorzugsweise als Trapezgewindetrieb,
ausgebildet. Der Kugelgewindetrieb zeichnet sich durch hohe geräusch- und
verlustarme Verfahrgeschwindigkeiten, einen geringen Reibungswiderstand
und eine hohe Positioniergenauigkeit aus. Der Flachgewindetrieb
ist vorteilhafterweise selbsthemmend, wodurch die Aufrechterhaltung
der Schließkraft
unterstützt
wird.
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In konstruktiv besonders kompakter
Bauweise besteht die Kolben-/Zylindereinheit
im wesentlichen aus einem Kolben und einem Zylinderraum in einem
Gehäuse,
wobei der ringförmige
Kolben einen hülsenförmigen Druckstempel
aufweist, durch den die Spindel geführt ist. Angrenzend an den
hülsenförmigen Druckstempel
und in einem an dem Gehäuse angeordneten
hülsenförmigen Ansatz
ist über
Wälzlager
die zweite Spindelmutter gelagert. Die zweite Spindelmutter ist
hierbei zur Übertragung
der Schließkraft
von dem Druckstempel auf die Spindel in Längsrichtung der Spindel verschiebbar
ausgebildet.
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Für
eine besonders einfache Übertragung des
Drehmomentes von der zweiten Spindelmutter auf die erste Spindelmutter
ist die erste Spindelmutter auf der Spindel mit einem geringen Abstand
neben der zweiten Spindelmutter angeordnet und diese sind über Mitnahmeelemente
miteinander verbunden. Die zweite Spindelmutter ist hierbei relativ
zu der ersten Spindelmutter in Längsrichtung
der Spindel verschiebbar, um bei Betätigung der Kolben-/Zylindereinheit
und der hieraus resultierenden Verschiebung der zweiten Spindelmutter
die erste Spindelmutter von der Schließkraft zu entkoppeln.
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In konstruktiv einfacher Weise sind
die Mitnahmeelemente als Stifte ausgebildet, von denen jeder mit
seinen Enden in Bohrungen in den einander zugewandten Stirnflächen der
ersten Spindelmutter und der zweiten Spindelmutter eingesteckt ist.
Die Tiefe der Bohrungen und die Länge der Stifte ist so gewählt, daß wie zuvor
beschrieben die zweite Spindelmutter relativ zu der ersten Spindelmutter
in Längsrichtung
der Spindel verschiebbar ist.
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Vorteihafterweise ist die erste Spindelmutter über Federelemente
an der zweiten Spindelmutter abgestützt, wodurch eine Überlastung
des Kugelge windetriebes durch die Schließkraft vermieden werden kann.
Die Federelemente sind vorteilhafterweise als Tellerfedern und somit
raumsparend ausgebildet und zwischen der ersten Spindelmutter und
der zweiten Spindelmutter angeordnet.
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Der Antrieb der zweiten Spindelmutter
und somit der ersten Spindelmutter zum Öffnen und Schließen der
Formwerkzeuge erfolgt über
eine an einer Stirnfläche
der zweiten Spindelmutter angeordnete Zahnscheibe, die ihrerseits über einen
Riemen angetrieben ist.
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Bevorzugterweise ist die Kolben-/Zylindereinheit
hydraulisch betreibbar.
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In einer weiteren in erfinderischer
Sicht eigenständigen
Ausführungsform
der Linearantriebseinrichtung ist die Spindel als Hohlwelle ausgebildet, die
erste Spindelmutter an einem Ende der Spindel drehfest angeordnet.
Auch ist eine weitere Spindel für
ein Öffnen
und Schließen
des Formwerkzeuges vorgesehen, die durch die erste Spindelmutter
in die Spindel hineinragt. Die Ausbildung der Spindel als Hohlwelle
ist vorteilhaft, um die übertragbaren
Knickkräfte
zu steigern. Um die zweite Spindelmutter während des Öffnens und Schließens des
Formwerkzeuges über
die weitere Spindel entlang der ersten Spindel zu bewegen und das
Drehmomentübertragung von
der angetriebenen zweiten Spindelmutter auf die weitere Welle zu übertragen,
ist die weitere Spindel über
eine parallel hierzu verlaufende Welle und Riementriebe mit der
zweiten Spindelmutter zur verbunden.
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Nachfolgend wird die vorliegende
Erfindung an Hand von zwei in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
nachfolgend näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Perspektivansicht einer Linearantriebseinrichtung in
einer ersten Ausführungsform.
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung von 1 aus dem Bereich zweier
aneinander grenzender Spindelmuttern der Linearantriebseinrichtung und
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3 eine
schematische Perspektivansicht einer Linearantriebseinrichtung in
einer zweiten Ausführungsform.
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Die 1 zeigt
eine schematische Perspektivansicht einer Linearantriebseinrichtung 1 einer
als Spritzgießmaschine
ausgebildeten Kunststoffformmaschine. Die Linearantriebseinrichtung 1 weist
eine Spindel 2 auf, die abschnittsweise dargestellt ist
und deren linkes Ende fest in Funktion eines Druckstempels mit einer
nicht dargestellten Formaufspannplatte einer Spritzgießmaschine
verbunden ist, auf deren gegenüberliegenden
Seiten eine Hälfte
eines Formwerkzeuges aufgespannt ist. Die Spritzgießmaschine ist
demnach als sogenannte Dreiplattenmaschine ausgebildet. Grundsätzlich kann
die Spritzgießmaschine
auch als sogenannte Zweiplattenmaschine ausgebildet werden, wobei
dann die Spindel in der Schließstellung
auf Zug belastet wird.
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Die Spindel 2 ist zweigängig ausgebildet
und somit entsprechend an ihrer äußeren Umfangsfläche mit
einem ersten Gewindegang 3 und einem zweiten Gewindegang 4 versehen.
Der erste Gewindegang 3 ist als spiralförmig um die Spindel 2 umlaufende
Lauffläche
für Kugeln 5 eines
Kugelgewindetriebes mit einer als Kugelgewindemutter ausgebildeten
Spindelmutter 6 ausgebildet. Der aus dem ersten Gewindegang 3,
den Kugeln 5 und der ersten Spindelmutter 6 gebildete
Kugelgewindetrieb dient zum schnellen Bewegen der Spindel 2 in
deren Längsrichtung
L und somit zum Öffnen
und Schließen
der Formwerkzeuge für
das im Vergleich mit der Schließkraft
für die
Formwerkzeughälften
eine geringe Axialkraft erforderlich ist.
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Der zweite Gewindegang 4 ist
als Trapezgewinde ausgebildet, in dessen Gewinderille die Zähne 7 einer
zweiten Spindelmutter 8 eingreifen. Durch die zweigängige Ausbildung
der Spindel 2 haben beide Gewindegänge 3, 4 eine entsprechend
große
Steigung. Die Breite des umlaufenden Gewindezahns 7 der
Spindelmutter 8 ist im Unterschied zu einem normalen Trapezgewinde
mit einer geringeren Breite ausgebildet, so daß in Längsrichtung L der Spindel 2 gesehen
jeweils ein Spiel S (siehe 2)
zwischen den Flanken der Gewinderille der Spindel 2 und
dem Zahn 7 der zweiten Spindelmutter 8 vorhanden
ist. Das Spiel S beträgt
je Seite des Zahns 7 etwa 2110 bis 10/10 mm, insbesondere
5/10 mm. Die zweite Spindelmutter 8 befindet sich somit
beim Schnellhub der Spindel über
die erste Spindelmutter 6 nicht im Kontakt mit der Gewinderille
des zweiten Gewindeganges 4 der Spindel 2. Die
zweite Spindelmutter 8 ist an ihrer äußeren Umfangsfläche über ein
Paar Wälzlager 10,
vorzugsweise über
einreihige Schrägkugellager,
an der Innenseite eines hülsenförmigen Ansatzes 11 eines
Gehäuses 12 gelagert.
Dieses Gehäuse 12 ist
zur Übertragung
der Bewegungskräfte
für den
Schnellhub der Spindel 2 für das Öffnen und Schließen der
Formwerkzeuge und das Aufbringen der Schließkraft über die Spindel 2 auf
die nicht dargestellten Formwerkzeuge mit einem ebenfalls nicht
dargestellten Maschinenrahmen der Kunststoffformmaschine verbunden.
Die beiden Wälzlager 10 sind
im Bereich ihrer Innen- und Außenringe 10i und 10a über konzentrisch
zur Spindel 2 angeordnete Ringe 9 voneinander
beanstandet und gegeneinander abgestützt. Die Außenringe 10a der Wälzlager 10 sind über eine
Hülse 23 in
dem Ansatz 11 des Gehäuses 12 gelagert.
Der Außenring 10a des
rechten Wälzlagers 10 stützt sich
an einem Absatz 23a der Hülse 23 ab. Der Außenring 10a des
gegenüberliegenden
linken Wälzlagers 10 ist über einen
Sicherungsring 24 an der Hülse 23 abgestützt. Die
Hülse 23 ist
in Längsrichtung
L der Spindel 2 in dem Ansatz 11 des Gehäuses 12 von
einem Anschlag 25, der an dem dem Gehäuse 12 zugewandten
Ende des Ansatzes 11 angeordnet ist, gegen ein weiteres
Federelement 26 verschiebbar. Das als Tellerfeder ausgebildete
Federelement 26 stützt
sich einerseits an der dem Gehäuse 12 abgewandten
Stirnseite der Hülse 23 ab
und andererseits an einem weiteren Anschlag 27, der ringförmig ist
und an das offene Ende des Ansatzes 11 angefügt ist.
Der Innenring 10i des rechten Wälzlagers 10 ist an
einem Absatz 8c der zweiten Spindelmutter 8 abgestützt. Auf
der gegenüberliegenden
Seite ist der Innenring 10i des linken Wälzlagers 10 an
einem Abstandsring 28 abgestützt, der an die Stirnfläche 8b der
zweiten Spindelmutter 8 angrenzend auf der Spindel 2 angeordnet
ist.
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Das Gehäuse 12 besteht neben
dem Ansatz 11 im wesentlichen aus einer Kolben-/Zylindereinheit 13
mit einem ringförmigen
Kolben 14 und einem entsprechend ringförmig ausgebildeten Zylinderraum 15.
Der ringförmige
Kolben 14 ist mit seiner inneren Öffnung mit einem hülsenförmigen Druckstempel 16 verbunden,
durch den die Spindel 2 geführt ist und dessen innere Umfangsfläche Spiel
zu der äußeren Umfangsfläche der
Spindel 2 aufweist. Die äußere Umfangsfläche des
hülsenförmigen Druckstempels 16 ist
gegenüber
der inneren Umfangsfläche
der kreisförmigen Öffnung des
Zylinders 15 abgedichtet und durch Druckaufschlagung des
Zylinders 15 in Längsrichtung
L der Spindel 2 und somit gegen die seitliche Stirnfläche 8a der
zweiten Spindelmutter 8 verschiebbar.
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Für
den Schnellhub ist an der dem Druckstempel 16 gegenüberliegenden
Stirnfläche 8b der zweiten
Spindelmutter 8 eine konzentrisch zur zweiten Spindelmutter 8 ausgerichtete
Zahnscheibe 17 angeordnet, die über einen Riemen 18 mit
einem nicht dargestellten Elektromotor verbunden ist.
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Insbesondere aus der 2, die eine Ausschnittsvergrößerung von 1 aus dem Bereich der aneinander
grenzenden Spindelmuttern 6 und 8 zeigt, ist ersichtlich,
daß zwischen
der Zahnscheibe 17 bzw. der zweiten Spindelmutter 8 sowie
der ersten Spindelmutter 6, die mit einem Abstand a von
etwa 1 cm auf der Spindel 2 angeordnet sind, ein Mitnahmeelement 19 für eine drehsteife Übertragung
des auf die Zahnscheibe 17 bzw. die zweite Spindelmutter 8 aufgebrachten
Drehmomentes auf die erste Spindelmutter 6 angeordnet ist.
Die Mitnahmeelemente 19 sind als Stifte ausgebildet, die
in entsprechende Bohrungen 20 in der der zweiten Spindelmutter 8 zugewandten
Stirnseite 6a der ersten Spindelmutter 6 eingesteckt
sind und mit ihrem freien Ende in weitere Bohrungen 21 in
der Stirnfläche 8b der
zweiten Spindelmutter 8 angeordnete Bohrungen eingefügt sind, wobei
die Tiefe dieser Bohrungen 21 so gewählt ist, daß die erste Spindelmutter 6 sich
in Längsrichtung
L unter Verringerung des Abstandes a auf die zweite Spindelmutter 8 zu
bewegen kann. Der Abstand a wird durch das Spiel S und die Baubreite
des Federelements 22 bestimmt.
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Zusätzlich sind im Bereich der
Mitnahmeelemente 19 zwischen der ersten Spindelmutter 6 und der
Zahnscheibe 17 bzw. der zweiten Spindelmutter 8 Federelemente 22 angeordnet,
die vorzugsweise als Tellerfedern ausgebildet sind. Über die
Federelemente 22 wird einerseits die erste Spindelmutter 6 beim
Schnellhub an der zweiten Spindelmutter 8 und hierüber am Gehäuse 12 abgestützt und
andererseits eine Entkoppelung der Verschiebebewegung der zweiten
Spindelmutter 8 beim Aufbringen der Schließkraft von
der ersten Spindelmutter 6 erreicht.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise
der vorliegenden Erfindung an Hand der Beschreibung eines Schließvorganges
von Formwerkzeugen einer Spritzgießmaschine näher erläutert. Ausgehend von geöffneten
Formwerkzeughälften
ist zunächst
ein Schnellhub erforderlich, um die Formwerkzeuge zu schließen. Hierfür wird der
nicht dargestellte Elektromotor in Betrieb gesetzt, der über den
Riemen 18 die Zahnscheibe 17 antreibt. Die fest
mit der zweiten Spindelmutter 8 verbundene Zahnscheibe 17 treibt somit
einerseits die über
Wälzlager 10 in
dem Ansatz 11 des Gehäuses 12 gelagerte
zweite Spindelmutter 8 und andererseits auch über die
stiftförmigen
Mitnahmeelemente 19 die erste Spindelmutter 6 an.
Die somit links herum laufende erste Spindelmutter stützt sich
in Längsrichtung
L der Spindel 2 über
die Federelemente 22 an der Stirnfläche 8b der Spindelmutter 8 ab.
Diese Abstützkräfte werden
zweiten Spindelmutter 8 über deren Wälzlager 10, über die
Hülse 23, den
Anschlag 25 des Gehäuses 12 das
Gehäuse 12 und
somit auf den Maschinenrahmen übertragen. Somit
werden über
die in Linksrichtung umlaufende erste Spindelmutter 6 – in Längsrichtung
L der Spindel 2 gesehen – die für einen Schnellhub der Spindel 2 erforderlichen
Kräfte über die
Kugeln 5 auf den ersten Gewindegang 3 der Spindel 2 übertragen,
wodurch die Spindel 2 in deren Längsrichtung L nach rechts linear
bewegt wird. Dieser Antrieb mittels der ersten Spindelmutter 6 der
Spindel 2 wird so lange fortgesetzt, bis die Formwerkzeughälften leicht
zur Anlage kommen bzw. bis kurz vor diesem Zeitpunkt. Dann wird
der Antrieb über
den Riemen 18 gestoppt.
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Die jetzt erforderliche Schließkraft zum
Zusammenpressen der Formwerkzeughälften und ggf. zum endgültigen Schließen der
beiden Formwerkzeughälften
wird dann durch die Kolben-/Zylindereinheit 13 aufgebracht.
Durch eine Beaufschlagung der rechten Zylinderkammer 15a mit
Drucköl
bewegt sich der Kolben 14 und der hiermit verbundene Druckstempel 16 nach
rechts und die rechte freie Stirnfläche des Druckstempels 16 kommt über den
Abstandsring 28 in Kontakt mit der rechten Stirnfläche 8a der
zweiten Spindelmutter 8 und schiebt diese axialverschieblich
in den Ansatz 11 gelagerte zweite Spindelmutter 8 mit
den Wälzlagern 10 und
der Hülse 23 in
Längsrichtung
L der Spindel 2 nach rechts und somit innerhalb des hülsenförmigen Ansatzes 11 des Gehäuses 12.
Zunächst
wird hierdurch das Spiel S zwischen den Flanken der Gewinderille
des zweiten Gewindeganges 4 und den Gewindezähnen 7 der zweiten
Spindelmutter 8 überwunden
und anschließend
zum Aufbau der Schließkraft
zwischen den Formwerkzeughälften
die Spindel 2 weiter in Längsrichtung L über den
Kolben 14 gedrückt.
Der Kraftfluß verläuft hierbei über den
ringförmigen
Kolben 14, über
dessen zentralen hülsenförmigen Druckstempel 16,
dessen an der rechten Stirnfläche 6a der
zweiten Spindelmutter 6 über den Abstandsring 28 anliegenden
Stirnfläche 16a,
den Gewindezähnen 7 der
zweiten Spindelmutter 8 auf die Gewinderille des zweiten Gewindeganges 4 der
Spindel 2 und somit letztendlich auf die Spindel 2 in
Richtung der Formwerkzeughälfte.
Hierbei wird die Selbsthemmung zwischen der zweiten Spindelmutter 8 und
dem zweiten Gewindegang 4 der Spindel 2 zur Aufrechterhaltung
des Schließdrucks
ausgenutzt. Während
zum Aufbau des Schließdruckes
die zweite Spindelmutter 8 sich in Längsrichtung L der Spindel 2 relativ
zu der ersten Spindelmutter 6 bewegt, erfolgt jedoch keine
Belastung der ersten Spindelmutter 6 mit der Schließkraft, da
die zwischen den Stirnflächen 6b und 8a der
Spindelmutter 6 und 8 angeordneten Mitnahmeelemente in
Längsrichtung
L spielbehaftet sind. Der Gesamthub der Kolben-/Zylindereinheit 13 wird
durch das Spiel S und die Elastizität des Maschinenrahmens bestimmt
und beträgt
somit erfahrungsgemäß etwa 20
bis 30 mm.
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Für
den Abbau des Schließdruckes
wird der Kolben 14 entlastet und die selbsthemmende Verbindung
zwischen der zweiten Gewindespindel 8 und dem zweiten Gewindegang 4 der
Spindel 2 durch Anlaufen des nicht dargestellten Elektromotors
und der hiermit über
den Riemen 18 verbundene Zahnscheibe 17 Iosgebrochen.
Die in Längsrichtung
L der Spindel 2 relativ zu der zweiten Spindelmutter 8 axial
bewegbar erste Spindelmutter 6 stützt sich hierbei an einem an
der Zahnscheibe 17 angeordneten ringförmigen Anschlag 29 ab.
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Die Federelemente 22 sind
so ausgelegt, daß diese
etwa bei einer Kraft, die das 1,5 -fache der für den Schnellhub erforderlichen
Axialkraft für
die Bewegung der Spindel 2 in Längsrichtung L nachgeben.
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Die 3 zeigt
eine schematische Perspektivansicht einer Linearantriebseinrichtung 1 in
einer weiteren Ausführungsform.
In Bezug auf die Kolben-/Zylindereinheit
13 und die zweite Spindelmutter 8 stimmt diese Ausführungsform
mit der zuvor beschriebenen überein,
so daß auf
dessen Beschreibung Bezug genommen wird. Gleiche Teile sind mit gleichen
Bezugsziffern versehen. Bei dieser Ausführungsform wird die Spindel 2 vorteilhafterweise
als Hohlwelle ausgebildet, um die übertragbaren Knickkräfte zu steigern.
Hierbei wird der erste Gewindegang 3 auf einer zweiten
in die Hohlspindel eingeführten
Spindel 30 angeordnet, da aufgrund der geringen Kräfte für den Schnellhub
auch ein geringer Spindeldurchmesser ausreichend ist. Die erste
Spindel 2 ist somit nur mit dem zweiten Gewindegang 4 versehen.
Bei dieser Lösung
von eigenständiger
erfinderischer Bedeutung ist die erste Spindelmutter 6 feststehend
an dem der Formaufspannplatte 31 abgewandten Ende der Hohlspindel 2 angeordnet.
Für die
Drehmomentverbindung zwischen der angetriebenen zweiten Spindelmutter 8 und
der zweiten Spindel ist dann eine parallel zu den Spindeln 2, 30 verlaufende
Welle 32 vorgesehen. Die Welle 32 ist im Bereich
ihrer Enden über
Riementriebe aus Scheiben 33 und Riemen 34 einerseits
mit der Zahnscheibe 17 an der zweiten Spindelmutter 8 und
andererseits mit dem von der Spindel 2 abgewandten Ende der
weiteren Spindel 30 verbunden. Die weitere Spindel 30 ist
an dem dem Gehäuse 12 abgewandtem Ende über ein
Träger 35 gelagert,
der mit dem Gehäuse 12 verbunden
ist. Zusätzlich
ist an dem anderen Ende der Spindel 30 ein Lager 36 angeordnet, über das
die weitere Spindel 30 zusätzlich in der Hohlspindel 2 abgestützt wird.
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Bei dieser Ausführungsform können die
Steigungen der Spindeln 2, 30 unterschiedlich
gewählt werden,
da die über
die Übersetzung
der Riementriebe ausgeglichen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist zwar
anhand einer sogenannten Dreiplattenmaschine beschrieben, jedoch
kann die Linearantriebseinrichtung auch für sogenannte Zweiplattenmaschinen
eingesetzt werden, bei der dann diese nicht als Druckstempel sondern
als Zugelement betrieben wird. In diesem Einsatzfall sind normalerweise
vier Spindeln in den Eckpunkten eines gedachten Vierecks zwischen
der feststehenden Formaufspannplatte und einer beweglichen Formaufspannplatte
vorgesehen. Hierbei ist es möglich,
die angetriebenen Spindelmuttern und die Kolben-/Zylindereinheit
an der feststehenden oder beweglichen Formaufspannplatte anzuordnen. Es
ist auch möglich,
die Doppelspindeleinheit von der Kolben-/Zylindereinheit örtlich zu
trennen, d. h. beispielsweise die Kolben-/Zylindereinheit an einer
feststehenden Platte und die Doppelspindeleinheit an einer beweglichen
Platte anzuordnen. Die Schließkraft wird
dann über
die Spindel der zweiten Spindelmutter zugeführt.
-
- 1
- Linearantriebseinrichtung
- 2
- Spindel
- 3
- erster
Gewindegang
- 4
- zweiter
Gewindegang
- 5
- Kugel
- 6
- erste
Spindelmutter
- 6a
- Stirnfläche
- 7
- Zähne
- 8
- zweite
Spindelmutter
- 8a
- Stirnfläche
- 8b
- Stirnfläche
- 8c
- Absatz
- 9
- Ringe
- 10
- Wälzlager
- 10i
- Innenring
- 10a
- Außenring
- 11
- Ansatz
- 12
- Gehäuse
- 13
- Kolben-/Zylindereinheit
- 14
- Kolben
- 15
- Zylinderraum
- 15a
- rechte
Zylinderkammer
- 16
- Druckstempel
- 16a
- Stirnfläche
- 17
- Zahnscheibe
- 18
- Riemen
- 19
- Mitnahmeelement
- 20
- Bohrung
- 21
- Bohrung
- 22
- Federelement
- 23
- Hülse
- 23a
- Absatz
- 24
- Sicherungsring
- 25
- Anschlag
- 26
- Federelement
- 27
- Anschlag
- 28
- Abstandsring
- 29
- Anschlag
- 30
- Spindel
- 31
- Formaufspannplatte
- 32
- Welle
- 33
- Scheiben
- 34
- Riemen
- 35
- Träger
- 36
- Lager
- L
- Längsrichtung
- S
- Spiel
- a
- Abstand