DE19730178C1 - Vorrichtung zum Entformen von mit Gewinde versehenen Spritzgußartikeln aus Kunststoff od. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entformen von mit Gewinde versehenen Spritzgußartikeln aus Kunststoff od. dgl. entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist in einer dreisprachigen Bro­ schüre "HASCO-Getriebeprogramm" 11/92 (s.dort S. 8-10) der HASCO-Normalien GmbH + Co, D-58467 Lüdenscheid, beschrieben.

Bei der bekannten Vorrichtung ragt eine im düsenseitigen Werkzeugbereich befestigte und gegen Drehung um die eigene Längsachse gesicherte Steilgewindespindel mit ihrem Gewinde­ bereich frei zum hin- und hergehend angetriebenen auswerfer­ seitigen Werkzeugbereich vor und greift dort in eine Steilge­ windemutter ein.

Mit der Steilgewindemutter ist ein zu ihr koaxial ange­ ordnetes Stirnzahnrad drehfest, welches über ein Bindezahnrad ein auf einer Antriebswelle festes Stirnzahnrad treibt. Um der Antriebswelle die für den Entformungsvorgang erforderli­ che Axialbeweglichkeit trotz Eingriffs des Stirnzahnrades der Antriebswelle in das Bindezahnrad zu verschaffen, weist das Bindezahnrad eine vergrößerte axiale Länge auf.

Das dem düsenseitigen raumfest gehaltenen Werkzeugbe­ reich zugewandte Ende der Antriebswelle trägt einen formbil­ denden, Innen- oder Außengewinde aufweisenden, Gewindekern, während das andere Ende der Antriebswelle ein von einem Außengewinde gebildetes Leitgewinde aufweist, das in eine mit korrespondierendem Innengewinde versehende, im Werkzeug raum­ fest gehaltene, Gewindebuchse eingreift.

Die in der vorbezeichneten HASCO-Broschüre a.a.O. be­ schriebene Vorrichtung funktioniert wie folgt:

Wenn ein mit Gewinde versehener Kunststoffspritzgußarti­ kel entformt werden soll, wenn also das Werkzeug noch ge­ schlossen ist, beginnt der auswerferseitige Werkzeugbereich seinen Öffnungshub, was zu einer Relativbewegung zwischen feststehender Steilgewindespindel und sich bewegender Steil­ gewindemutter führt. Die in Drehung versetzte Steilgewinde­ mutter dreht ihrerseits über die vorbeschriebene Getriebever­ bindung die Antriebswelle. Die Antriebswelle vollführt, her­ vorgerufen durch die Leitgewindeanordnung, eine kombinierte Entschraub- und Auszugsbewegung, um den Gewindekern aus dem artikelseitigen Gewinde herauszubewegen.

Die in der vorgezeichneten HASCO-Broschüre a.a.O. be­ schriebene Vorrichtung zum Entformen von mit Gewinde verse­ henen Spritzgußartikeln hat sich in der Praxis vielfach be­ währt. Die bekannte Vorrichtung, bei der eine stark geglie­ derte Bauweise in Kauf genommen wird, stellt einen quasi in­ tegralen Bestandteil einer Werkzeugform dar, der weitestge­ hend für den jeweiligen Anwendungsfall konzipiert ist.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die bekannte Vorrichtung so weiterzuentwickeln, daß diese eine örtlich variabel ein­ setzbare separate kompakte Baugruppe bilden kann, die darüber hinaus eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten gestatten soll.

In Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das auf der Antriebs­ welle befestigte Stirnzahnrad das Sonnenrad und mindestens drei mit dem Sonnenrad kämmende treibende Antriebsräder die Planetenräder eines Planetengetriebes bilden, wobei die axiale Länge des Sonnenrades dem linearen Weg der Antriebs­ welle entspricht, und die Planetenräder in einem raumfest ge­ haltenen Getriebegehäuse gelagert sind, welches auch das Ge­ gengewinde für das Leitgewinde bildet, und wobei ein mit den Planetenrädern kämmendes Hohlzahnrad im Getriebegehäuse dreh­ bar gelagert und mit einem Drehantrieb fest verbunden ist.

Die Erfindung bedient sich bei der Weiterentwicklung der bekannten Vorrichtung eines Planetengetriebes, welches eine gedrängte Bauweise gestattet und außerdem die Möglichkeit er­ öffnet, die gesamte Vorrichtung in einem Getriebegehäuse zu konzentrieren, welches als kompakte Baugruppe eine nahezu be­ liebige Zuordnung, sei diese axial, geneigt oder windschief, bezüglich der Trennebene eines Werkzeuges gestattet. Wenn also ein Kunststoffteil z. B. an irgendeiner windschief ange­ ordneten Stelle ein Befestigungsgewinde aufweisen soll, so kann die erfindungsgemäße kompakte Vorrichtung in eben diese erforderliche Richtung orientiert sowie im Auswerferbereich des Werkzeugs gehalten werden.

Zweckmäßig sind Leitgewinde und Gegengewinde axial zwi­ schen dem Gewindekern und dem Planetengetriebe angeordnet.

Eine Erfindungsvariante besteht darin, daß der Gewinde­ kern an der Antriebswelle lösbar befestigt ist. Diese Merk­ male schaffen die Möglichkeit, im Bedarfsfalle wechselweise Gewindekerne unterschiedlicher Durchmesser zu verwenden.

Eine andere bevorzugte Erfindungsform, bei welcher zur Erzielung einer kompakten Bauweise der Durchmesser des Hohl­ zahnrades relativ klein gehalten werden kann, besteht darin, daß jedes Planetenrad ein zwei Teilräder unterschiedlicher Durchmesser aufweisendes einstückiges Doppelrad bildet, wobei das Teilrad mit dem kleineren Durchmesser mit dem Hohlzahnrad und das Teilrad mit dem größeren Durchmesser mit dem Sonnen­ rad kämmt.

Obwohl als Drehantrieb für das Hohlzahnrad alle mögli­ chen Antriebe, auch elektromotorische Antriebe beispiels­ weise, denkbar sind, wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher der Drehantrieb des Hohlzahnrades von einer fest an­ geschlossenen, Teil eines Gewindetriebs bildenden Steilgewin­ demutter ist, in welche eine gegen Drehung gesicherte Steil­ gewindespindel, axial hin- und hergehend angetrieben, von der dem Gewindekern abgewandten Seite eingreift.

Die vorbeschriebene Ausführungsform wird in der Praxis vorzugsweise so verwirklicht, daß das Hohlzahnrad mit seiner dem Gewindekern abgewandten Stirnfläche an der zum Gewinde­ kern weisenden Stirnfläche der Steilgewindemutter befestigt ist.

Die Kombination der erfindungsgemäß als Planetengetriebe ausgebildeten Vorrichtung mit einem Steilgewindetrieb ist grundsätzlich vorteilhaft, weil beide Getriebearten einen ho­ hen Wirkungsgrad ermöglichen, der in Weiterbildung der Erfin­ dung noch dadurch verbessert werden kann, daß die Steilgewin­ demutter eine Kugelumlaufmutter eines Kugelgewindetriebs ist.

Der Fortbildung einer Kompaktbauweise dienen auch die folgenden Erfindungsmerkinale, wonach in die dem Planetenge­ triebe zugewandte Stirnfläche der Steilgewindespindel ein ko­ axialer kreiszylindrischer Hohlraum eingelassen ist, in wel­ chem das vom Gewindekern wegweisende freie kreiszylindrische glatte Ende der Antriebswelle aufgenommen und dort ggf. dreh­ gelagert ist.

Zusätzliche Erfindungsmerkinale bestehen darin, daß der hin- und hergehende Antrieb für die Steilgewindespindel von einer mit Druckfluid betriebenen Kolben-Zylindereinheit ge­ bildet ist. Da die Entformungsbewegung einen wesentlich größeren Kraftaufwand als die Zustellbewegung des Gewinde­ kerns in den Formhohlraum hinein erfordert, ist ggf. bei ei­ ner Entformungsbewegung darauf zu achten, daß die Kolbenvoll­ fläche vom Druckfluid beaufschlagt wird. Also ist auch der Drehsinn der Steilgewindespindel entsprechend zu wählen.

Außerdem gestattet es die Erfindung - ähnlich wie die bekannte Vorrichtung - (s.a.a.O. vorbezeichnete HASCO-Bro­ schüre), daß der hin- und hergehende Antrieb für die Steilge­ windespindel von der öffnungs- und Schließbewegung einer Werkzeugform abgeleitet ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, es zeigt,

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit zwei angedeuteten Formplatten einer Kunststoffspritzgieß­ form; die Anordnung ist vor der Entformung gezeigt,

Fig. 2 in der Darstellungsweise nach Fig. 1 die Anord­ nung nach der Entformung,

Fig. 3 einen Radialschnitt entsprechend der in Fig. 1 mit III-III bezeichneten Schnittlinie und

Fig. 4 eine Stirnansicht entsprechend dem in Fig. 1 mit IV bezeichneten Ansichtspfeil.

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zum Entformen von mit Gewinde versehenen Kunststoffspritzgußartikeln insge­ samt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Mit einer Antriebswelle 11 ist über eine Steckkupplung 12 die einen Gewindekern 14 tragende Welle 13 dreh-, zug- und druckfest lösbar angekuppelt. Der Gewindekern 14 besitzt ein Außengewinde 15, welches das Innengewinde 16 des Gewindean­ satzes 55 eines sich in der Formhöhlung F zwischen den beiden Formplatten 17 und 18 befindlichen Kunststoffartikels A ge­ formt hat.

Die Formplatte 18 gehört zum düsenseitigen Werkzeugbe­ reich, während die Formplatte 17 Teil des auswerferseitigen Werkzeugbereichs ist. Die Trennebene zwischen den Formplatten 17 und 18 ist mit T bezeichnet.

Auf der Antriebswelle 11 ist ein als Außengewinde ausge­ führtes Leitgewinde L angebracht. Das Leitgewinde L greift in ein Innengewinde ein, welches als Gegengewinde G bezeichnet ist. Das Gegengewinde G ist in einen bundartigen Ansatz 19 eines Getriebegehäusedeckels 20 des Getriebegehäuses 21 ein­ gearbeitet. Das Getriebegehäuseteil 22 weist einen mit axia­ len Gewindelöchern 24 versehenen Flansch 23 auf, in welchen der Flansch 25 des Deckels 20 formschlüssig eingefügt und mit Schrauben 26 unter Mitverwendung eines Zylinderstifts 27 be­ festigt ist.

Auf der dem Gewindekern 14 abgewandten Seite folgt dem Leitgewinde L ein Sonnenrad 28 eines insgesamt mit P bezeich­ neten Planetengetriebes. Das Sonnenrad 28 ist körperlicher Bestandteil der Antriebswelle 11. Das Sonnenrad 28 ist axial so lang ausgebildet, daß die axiale Länge die Auszugsbewegung des Gewindekerns (vgl. Fig. 1 mit Fig. 2) in Richtung z be­ rücksichtigt. Alle Räderelemente des Planetengetriebes P stellen geradverzahnte Stirnräder dar.

Mit dem Sonnenrad 28 kämmen drei als Doppelzahnräder ausgebildete Planetenzahnräder 29. Jedes Planetenrad 29 weist zwei Teilräder 30, 31 unterschiedlichen Durchmessers auf. Das Teilrad 30 größeren Durchmessers kämmt mit dem Sonnenrad 28, während das Teilrad 31 kleineren Durchmessers mit einem in­ nerverzahnten Hohlzahnrad 32 kämmt.

Das Hohlzahnrad 32 ist um die Längsmittelachse z der Ge­ samtanordnung drehgelagert und liegt mit seiner dem Gewinde­ kern 14 abgewandten Stirnfläche 33 an der dem Gewindekern 14 zugewandten Stirnfläche 34 einer Steilgewindemutter 35 an und ist dort über etliche Zylinderstifte 36 auf Drehmitnahme be­ festigt.

Die Planetenräder 29 laufen auf Achsen 37, welche je­ weils einenends im Deckel 20 und anderenends in einer Lager­ scheibe 38 gehalten sind. Die Lagerscheibe 38 ist über eine Anzahl von Zylinderstiften 39 und Distanzbuchsen 40 starr mit dem Gehäusedeckel 20 verbunden.

Die Steilgewindemutter 35 weist ein Muttergehäuse 41 und ein Mutterelement 42 auf, welches über eine Paßfeder 43 dreh­ fest mit dem Muttergehäuse 41 verbunden ist.

Von der dem Gewindekern 14 abgewandten Gehäusestirnflä­ che 44 her ragt eine Steilgewindespindel 45 in das Mutterele­ ment 42 axial hinein. In die dem Gewindekern 14 zugewandte Stirnfläche ist eine kreiszylindrische Axialausnehmung 46 eingelassen, in welche ein glattes Wellenende 47 der An­ triebswelle 11 gleitgelagert eingreift.

Steilgewindemutter 35 mit Hohlzahnrad 32 sind über ge­ eignete Wälzlagerelemente 48, 49 axial und über Wälzlagerele­ mente 50 radial gehäuseinnenseitig abgestützt.

Der Steilgewindemutter 35 und Steilgewindespindel 45 aufweisende Gewindetrieb ist als Kugelgewindetrieb ausgebil­ det und insgesamt mit K bezeichnet.

Zur Erzielung einer kompakten Bauweise ist eine nur ge­ strichelt angedeutete, mittels eines Druckfluids betriebene, Kolben-Zylindereinheit 51 an die Gehäusestirnfläche 44 ange­ flanscht. Die Einheit 51 ist mit einem Zylinder 52, mit einem Kolben 53 und mit einer Kolbenstange 54 versehen, welche dreh-, zug- und druckfest mit der Steilgewindespindel 45 lös­ bar verbunden ist.

Bei Vergleich der Fig. 1 und 2 miteinander läßt sich die Funktionsweise der Vorrichtung 10 wie folgt beschreiben:

Der Kolben 53 wird von seiner Vollfläche 54 her mit ei­ nem Druckfluid, beispielsweise mit Hydraulikflüssigkeit, be­ aufschlagt und bewegt sich demzufolge in Richtung b. Die sich ebenfalls in Richtung b linear verschiebende, an einer Drehung um die Längsachse z gehinderte Steilgewindespindel 45 versetzt die Steilgewindemutter 35 und damit auch das Hohlzahnrad 32 in Umdrehung, welches mittelbar über die Planetenräder 29 auch das Sonnenrad 28 in Umdrehung versetzt.

Das mit dem Sonnenrad 28 drehfeste Leitgewinde L, wel­ ches mit dem gehäusefesten Gegengewinde G kooperiert, führt eine Drehbewegung im Lösesinne der Gewinde 15 und 16 und zugleich eine lineare Auszugsbewegung in Richtung c aus. Er­ gänzend ist zu bemerken, daß selbstverständlich die Gewinde­ steigung des Leitgewindes L und die des Außengewindes 15 des Gewindekerns 14 identisch sein müssen.

Fig. 2 zeigt sodann die vollendete Entformung, worauf der Artikel A nach einer Öffnungsbewegung der beiden Form­ platten 17 und 18 über geeignete Mittel, beispielsweise durch Auswerferstifte, ausgestoßen werden kann.

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Vorrichtung 10 insgesamt eine autarke und weitestgehend unabhängig von baulichen Vorbedingungen einer Werkzeugform in nahezu allen Lagen anzubringende kompakte Bauform darstellt. Die Zeichnungen sind übrigens etwa im Maßstab von 1 : 1 gehal­ ten.

Claims (10)

1. Vorrichtung (10) zum Entformen von mit Gewinde (16) versehenen Spritzgußartikeln (A) aus Kunststoff od. dgl., mit einem Außen- (15) oder Innengewinde tragenden Gewindekern (14), der mit einer entlang der linearen Entformungsrichtung (c) axial hin- und herbeweglichen Antriebswelle (11) dreh-, zug- und druckfest verbundenen ist, welche ein als Außenge­ winde ausgeführtes Leitgewinde (L) trägt, das dieselbe Stei­ gung wie das Gewinde (15) des zu entformenden Gewindekerns (14) aufweist und das in ein raumfest gehaltenes, als Innen­ gewinde ausgeführtes Gegengewinde (G) eingreift, und mit ei­ nem auf der Antriebswelle (11) befestigten Stirnzahnrad (28), welches mit mindestens einem treibenden Antriebszahnrad (29) kämmt und relativ zu letzterem gemeinsam mit der Antriebs­ welle (11) axial hin- und herbeweglich ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das auf der Antriebswelle (11) befestigte Stirnzahnrad das Sonnenrad (28) und mindestens drei mit dem Sonnenrad (28) kämmende treibende Antriebsräder die Planeten­ räder (29) eines Planetengetriebes (P) bilden, wobei die axiale Länge des Sonnenrades (28) dem linearen Weg (bei c) der Antriebswelle (11) entspricht, und die Planetenräder (29) in einem raumfest gehaltenen Getriebegehäuse (21) gelagert sind, welches auch das Gegengewinde (G) für das Leitgewinde (L) bildet, und wobei ein mit den Planetenrädern (29) kämmen­ des Hohlzahnrad (32) im Getriebegehäuse (21) drehbar gelagert und mit einem Drehantrieb (35) fest verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leitgewinde (L) und Gegengewinde (G) axial zwischen dem Gewindekern (14) und dem Planetengetriebe (P) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gewindekern (14) an der An­ triebswelle (11) lösbar (bei 12) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Planetenrad (29) ein zwei Teilräder (30, 31) unterschiedlicher Durchmesser aufweisendes einstüc­ kiges Doppelrad bildet, wobei das Teilrad (31) mit dem klei­ neren Durchmesser mit dem Hohlzahnrad (32) und das Teilrad (30) mit dem größeren Durchmesser mit dem Sonnenrad (28) kämmt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb des Hohlzahnrades (32) von einer drehfest angeschlossenen, Teil eines Gewindetriebs (K) bildenden Steilgewindemutter (35) ist, in welche eine ge­ gen Drehung gesicherte Steilgewindespindel (45), axial hin- und hergehend angetrieben, von der dem Gewindekern (14) abge­ wandten Seite eingreift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlzahnrad (32) mit seiner dem Gewindekern (14) ab­ gewandten Stirnfläche (33) an der zum Gewindekern (14) wei­ senden Stirnfläche (34) der Steilgewindemutter (35) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steilgewindemutter (35) eine Kugelumlaufmutter eines Kugelgewindetriebs (K) ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die dem Planetengetriebe (P) zuge­ wandte Stirnfläche der Steilgewindespindel (45) ein koaxialer kreiszylindrischer Axialhohlraum (46) eingelassen ist, in welchem das vom Gewindekern (14) wegweisende freie kreiszy­ lindrische glatte Ende (47) der Antriebswelle (11) aufgenom­ men und dort ggf. drehgelagert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und hergehende Antrieb für die Steilgewindespin­ del (35) von einer mit Druckfluid betriebenen Kolben-Zylin­ dereinheit (51) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der hin- und hergehende Antrieb für die Steilgewindespindel (45) von der Öffnungs- und Schließbe­ wegung einer Werkzeugform abgeleitet ist.