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DE20321036U1 - Injection unit for an injection molding machine has hollow shaft drive motors for rotational and axial drives facing each other with a spindle drive system in an internal chamber of both motors - Google Patents

Injection unit for an injection molding machine has hollow shaft drive motors for rotational and axial drives facing each other with a spindle drive system in an internal chamber of both motors Download PDF

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DE20321036U1 DE20321036U DE20321036U DE20321036U1 DE 20321036 U1 DE20321036 U1 DE 20321036U1 DE 20321036 U DE20321036 U DE 20321036U DE 20321036 U DE20321036 U DE 20321036U DE 20321036 U1 DE20321036 U1 DE 20321036U1
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Abstract

Rotating and linear drive motors(3,4) for the plasticizing screw are both electric hollow shaft motors. A spindle drive(20) following the linear drive produces the stroke movement of the screw. Both drive motors are in line with each other and comprise hollow shaft motors(3,8:4,9) whose open ends face each other. The spindle drive is housed in a common inner chamber of both hollow shaft motors. The shaft(22) of the spindle drive(20) is permanently connected to the hollow shaft rotor(9) of the linear drive(4) and in the return stroke position of the screw(2) extends through the inner chamber of the linear drive and into the inner chamber of the rotating drive(3). A spindle nut(21) fixed to the housing(15) of the rotating drive extends into the inner chamber of the linear drive. Rotatable mounting of the hollow shaft rotor(8) for the rotating drive comprises a carrier sleeve(16) fixed to the housing and supporting the rotor on its inner surface. The drive shaft of the spindle drive and the linear drive rotor(9) move into the carrier sleeve during the return stroke of the rotating drive. A rotating sensor(19) is located between the carrier sleeve(16) and the closed rotor end. The hollow shaft rotor of the linear drive is mounted via a central bearing journal(12) protruding from the rotor end and bearings(13,14) in the motor housing(7). The rotational drive rotor and its bearings(17,18) may have limited axial movement on the housing for this drive and a pressure sensor(23) is located between the housing and rotor bearings.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzaggregat für eine Spritzgießmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 6.The The invention relates to an injection unit for an injection molding machine, according to the preamble of claim 1 or 6.

Bei dem aus der US 6 309 203 B1 bekannten Einspritzaggregat dieser Art ist die Spindelmutter des Spindeltriebs fest mit dem Hohlwellenrotor des Linearantriebs verbunden, während die Spindelwelle unter Zwischenschaltung eines die Einspritzkraft messenden Drucksensors an dem auf Führungsholmen hubbeweglich und drehfest gelagerten Gehäuse des Drehantriebs befestigt ist. Bei diesem bekannten Einspritzaggregat ergibt sich aus der koaxialen Aneinanderreihung der Einzelkomponenten eine sehr große Gesamtbaulänge, und ferner wirken die bei der Hubbewegung unvermeidbar auftretenden Reibungs- und Trägheitskräfte des Drehantriebs verfälschend auf das Messergebnis des Drucksensors.In the from the US Pat. No. 6,309,203 B1 known injection unit of this type, the spindle nut of the spindle drive is firmly connected to the hollow shaft rotor of the linear drive, while the spindle shaft is fixed with the interposition of an injection force measuring pressure sensor on the hub on lifting spars and rotatably mounted housing of the rotary drive. In this known injection unit results from the coaxial juxtaposition of the individual components a very large overall length, and further act inevitably occurring in the lifting movement of friction and inertia forces of the rotary drive falsifying the measurement result of the pressure sensor.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einspritzaggregat der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auf konstruktiv einfache Weise die Bauart des Einspritzaggregats, insbesondere hinsichtlich der baulichen Abmessungen und der Anordnung des Drucksensors, wesentlich verbessert wird.task The invention is an injection unit of the aforementioned Form a way so that in a structurally simple way the type of the injection unit, in particular with regard to structural Dimensions and the arrangement of the pressure sensor, significantly improved becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 bzw. 6 gekennzeichnete Einspritzaggregat gelöst.These The object is achieved by the in claim 1 or 6 marked injection unit solved.

Erfindungsgemäß wird durch die beanspruchte Ausbildung und gegenseitige Ausrichtung der Antriebsmotoren und die Einbeziehung des Spindeltriebs in die Grenzen beider Rotor-Innenräume die Gesamtlänge des Einspritzaggregats, bezogen auf den wirksamen Schneckenhub, erheblich verkürzt und so eine äußerst platzsparende Bauweise erreicht. Wahlweise oder zusätzlich wird erfindungsgemäß außerdem die Messgenauigkeit der effektiven Schneckendruckkraft dadurch deutlich erhöht, dass der Drucksensor in Verbindung mit der axial begrenzt beweglichen Anordnung der Rotorlager des Drehantriebs in Hubkraftrichtung hinter dessen Gehäuse positioniert ist und demgemäß Messfehler, die ihre Ursache in der reibungs- und trägheitsbehafteten Hubbewegung des Drehantriebsgehäuses haben, auf konstruktiv einfache Weise wirksam eliminiert werden.According to the invention the claimed training and mutual alignment of the drive motors and the inclusion of the spindle drive in the boundaries of both rotor interiors the total length of the Injection unit, based on the effective screw stroke, considerably shortened and such a very space-saving Construction achieved. Optionally or additionally, according to the invention, the Measurement accuracy of the effective screw pressure force clearly elevated, that the pressure sensor in conjunction with the axially limited Arrangement of the rotor bearings of the rotary drive in the direction of the stroke behind its housing is positioned and accordingly measuring errors, their cause in the friction and inertia-prone Lifting movement of the rotary drive housing have effectively eliminated in a structurally simple manner.

Eine besonders baugünstige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Spindelwelle des Spindeltriebs fest mit dem Hohlwellenrotor des Linearantriebs verbunden ist und sich in der Rückhublage der Plastifizierschnecke durch den Hohlwellen-Innenraum des Linearantriebs und in den des Drehantriebs erstreckt, während die am Drehantrieb gehäuseseitig befestigte Spindelmutter des Spindeltriebs in den Hohlwellen-Innenraum des Linearantriebs eingreift.A particularly favorable embodiment The invention consists in that the spindle shaft of the spindle drive is firmly connected to the hollow shaft rotor of the linear drive and in the return position the plasticizing screw through the hollow shaft interior of the linear drive and in the rotary drive extends, while the housing on the rotary drive attached spindle nut of the spindle drive in the hollow shaft interior of the linear drive engages.

Ein weiterer, besonders bevorzugter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung der Rotor-Lagerstellen. Während nämlich für eine Außenlagerung der Hohlwellenrotoren große und dementsprechend kostspielige Präzisionslager benötigt werden, wird der erforderliche Lagerdurchmesser zweckmäßigerweise dadurch wesentlich verkleinert, dass zur drehbaren Lagerung des Hohlwellenrotors des Drehantriebs eine gehäusefeste, in den Hohlwellen-Innenraum eingreifende und den Rotor unter Zwischenschaltung der Rotorlager an seiner inneren Mantelfläche abstützende Traghülse vorgesehen ist, in die das mit dem Rotor des Linearantriebs umlaufende Getriebeelement des Spindeltriebs, also die Spindelwelle oder die Spindelmutter, beim Rückhub des Drehantriebs zunehmend einführbar ist, und/oder dass der Hohlwellenrotor des Linearantriebs ebenfalls aus Gründen einer Reduzierung der Lagergröße zweckmäßigerweise über einen vom verschlossenen Rotorende axial abstehenden, zentralen Lagerzapfen und zwischen diesem und dem Motorgehäuse angeordnete Lagerstellen einseitig fliegend gelagert ist.One Another, particularly preferred aspect of the invention relates on the design of the rotor bearings. Namely, for external storage of the hollow shaft rotors size and accordingly costly precision bearings are needed the required bearing diameter is advantageously thereby essential reduced, that for the rotatable mounting of the hollow shaft rotor of Rotary drive a housing fixed, in the hollow shaft interior engaging and the rotor with the interposition of the rotor bearings on its inner lateral surface supporting carrying sleeve is provided, in which the rotating with the rotor of the linear drive Transmission element of the spindle drive, so the spindle shaft or the Spindle nut, during the return stroke of the Rotary drive increasingly insertable is, and / or that the hollow shaft rotor of the linear drive also for reasons a reduction of the bearing size expediently over a from the closed end of the rotor axially projecting, central journal and between this and the motor housing arranged bearings is cantilevered on one side.

Eine besonders einbaugünstige Anordnung des zur Messung des Drehwinkels des Drehantriebs benötigten Drehgebers ergibt sich schließlich daraus, dass dieser zwischen dem verschlossenen Rotorende und der gehäusefesten Traghülse des Drehantriebs positioniert ist.A particularly einbaugünstige Arrangement of the rotary encoder required for measuring the rotational angle of the rotary drive finally results from the fact that this between the locked rotor end and the fixed to the housing carrying sleeve the rotary drive is positioned.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen Längsschnitt eines Einspritzaggregats nach der Erfindung in stark schematisierter Darstellung.The Invention will now be based on an embodiment in conjunction closer to the drawing explained. This shows a longitudinal section of a Injection unit according to the invention in a highly schematic representation.

Das in der Zeichnung dargestellte Einspritzaggregat einer ansonsten nicht näher gezeigten Spritzgießmaschine enthält als Hauptbestandteile eine in einem Plastifizierzylinder 1 angeordnete Plastifizierschnecke 2 (von denen jeweils nur die rückwärtigen Teilstücke dargestellt sind), sowie einen Dreh- und einen Linearantrieb 3, 4 für die Plastifizierschnecke 2 in zueinander koaxialer Anordnung. Der Drehantrieb 3 ist an zueinander parallelen Führungsholmen 5, welche einerseits an einer Tragbrücke 6 für den Plastifizierzylinder 1 und andererseits am Gehäuse 7 des Linearantriebs 4 befestigt sind, axial verschieblich gelagert.The injection unit shown in the drawing of an injection molding machine otherwise not shown in detail contains a main components in a plasticizing cylinder 1 arranged plasticizing screw 2 (of which only the rear sections are shown), as well as a rotary and a linear drive 3 . 4 for the plasticizing screw 2 in mutually coaxial arrangement. The rotary drive 3 is on parallel guide rails 5 , which on the one hand to a support bridge 6 for the plasticizing cylinder 1 and on the other hand on the housing 7 of the linear drive 4 are attached, mounted axially displaceable.

Beide Antriebe 3 und 4 sind als elektrische Hohlwellenmotoren ausgebildet, deren Rotoren 8, 9 jeweils einseitig durch eine Stirnwand 10 bzw. 11 verschlossen und deren offenen Rotorenden einander zugekehrt sind. Um die Baugröße der Rotorlager zu reduzieren, ist der Hohlwellenrotor 9 an seiner Stirnwand 11 mit einem zentralen Lagerzapfen 12 versehen, über den er unter Zwischenschaltung gegensinnig vorverspannter, längs- und querkraftübertragender Wälzlager 13, 14 am Gehäuse 7 des Linearantriebs 4 drehbar, aber axial unverschieblich abgestützt ist. Aus dem gleichen Grund ist der Rotor 8 des Drehantriebs 3 auf seiner inneren Mantelfläche an einer am Antriebsgehäuse 15 befestigten und in den Rotor-Innenraum eingreifenden Traghülse 16 drehbar gelagert, und zwar über ebenfalls längs- und querkraftübertragende Wälzlager 17, 18.Both drives 3 and 4 are designed as electric hollow shaft motors whose rotors 8th . 9 each one-sided by an end wall 10 respectively. 11 closed and whose open rotor ends are facing each other. To reduce the size of the rotor bearings, is the hollow shaft rotor 9 on his front wall 11 with a central journal 12 verse hen, over which he with the interposition of opposing prestressed, longitudinal and transverse force-transmitting bearings 13 . 14 on the housing 7 of the linear drive 4 rotatable but axially non-displaceably supported. For the same reason is the rotor 8th of the rotary drive 3 on its inner circumferential surface on one of the drive housing 15 attached and engaging in the rotor interior support sleeve 16 rotatably mounted, via longitudinal and transverse force-transmitting roller bearings 17 . 18 ,

Der Drehwinkel des Rotors 8 und somit auch der mit der Rotor-Stirnwand 10 fest verbundenen Plastifizierschnecke 2 wird durch einen Drehgeber 19 gemessen, welcher zwischen der Stirnwand 10 und dem verschlossenen Ende der Traghülse 16 angeordnet ist.The angle of rotation of the rotor 8th and thus also with the rotor end wall 10 firmly connected plasticizing screw 2 is by a rotary encoder 19 measured, which between the front wall 10 and the closed end of the support sleeve 16 is arranged.

Zur Umsetzung der Drehbewegung des Rotors 9 in eine Hubbewegung des Drehantriebs 3 und demgemäß auch der Plastifizierschnecke 2 dient ein insgesamt mit 20 bezeichneter Kugelspindeltrieb, dessen Spindelmutter 21 im Bereich der Traghülse 16 fest mit dem Gehäuse 15 des Drehantriebs 3 verbunden ist und in der in der Zeichnung dargestellten Rückhublage des Drehantriebs 3 in den Hohlwellen-Innenraum des Rotors 9 eingreift, während die an der Stirnwand 11 des Rotors 9 befestigte Spindelwelle 22 in dieser Position mit ihrem freien Ende von der Traghülse 16 im Hohlwellen-Innenraum des Rotors 8 aufgenommen wird. Durch den Einbau des Spindeltriebs 20 in den Grenzen beider Hohlwellen-Innenräume wird die Baulänge des Einspritzaggregats deutlich verkürzt.To implement the rotational movement of the rotor 9 in a lifting movement of the rotary drive 3 and accordingly also the plasticizing screw 2 serves a total of 20 designated ball screw drive whose spindle nut 21 in the area of the support sleeve 16 firmly with the housing 15 of the rotary drive 3 is connected and in the return position of the rotary drive shown in the drawing 3 in the hollow shaft interior of the rotor 9 engages while on the front wall 11 of the rotor 9 attached spindle shaft 22 in this position with its free end from the support sleeve 16 in the hollow shaft interior of the rotor 8th is recorded. By installing the spindle drive 20 Within the limits of both hollow shaft interiors, the overall length of the injection unit is significantly reduced.

Die Schubkraft des Spindeltriebs 20 wird von der Spindelmutter 21 über das Gehäuse 15, die Rotorlagerung 17, 18 und den Rotor 8 des Drehantriebs an die Plastifizierschnecke 2 übertragen. Um bei der Messung der effektiven Schneckendruckkraft Messfehler, die ihre Ursache in der reibungs- oder trägheitsbehafteten Hubbewegung des Drehantriebsgehäuses 15 haben, wirksam zu eliminieren, ist der entsprechende Drucksensor 23 in Schubkraftrichtung des Linearantriebs 4 hinter dem Drehantriebsgehäuse 15, nämlich zwischen diesem und den Rotorlagern 17, 18 positioniert, wobei der Rotor 8 über die Lager 17, 18 in engen Grenzen axial verschieblich an der Traghülse 16 abgestützt ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Drucksensor 23 stets mit der vollen Schneckendruckkraft beaufschlagt ist.The thrust of the spindle drive 20 is from the spindle nut 21 over the housing 15 , the rotor bearing 17 . 18 and the rotor 8th of the rotary drive to the plasticizing screw 2 transfer. To measure in measuring the effective worm pressure measuring errors, which are the cause of the friction or inertial stroke of the rotary drive housing 15 have to effectively eliminate, is the corresponding pressure sensor 23 in the direction of thrust of the linear drive 4 behind the rotary drive housing 15 between this and the rotor bearings 17 . 18 positioned, the rotor 8th over the camps 17 . 18 within narrow limits axially displaceable on the support sleeve 16 is supported. This will ensure that the pressure sensor 23 always charged with the full screw pressure.

Claims (6)

Einspritzaggregat für eine Spritzgießmaschine, mit einem elektromotorischen, die Plastifizierschnecke (2) in Drehrichtung antreibenden und gemeinsam mit dieser hubbeweglich angeordneten Drehantrieb (3) sowie einem elektromechanischen Linearantrieb (4) einschließlich eines Hohlwellenmotors und eines diesem nachgeschalteten Spindeltriebs (20) zum Hubantrieb der Plastifizierschnecke und des Drehantriebs, wobei die Plastifizierschnecke, der Drehantrieb und der Linearantrieb koaxial zueinander angeordnet sein, dadurch gekennzeichnet, dass beide Antriebsmotoren als mit ihren offenen Enden einander zugekehrte Hohlwellenmotoren (3, 8 u. 4, 9) ausgebildet sind und der Spindeltrieb (20) im gemeinsamen Hohlwellen-Innenraum beider Hohlwellenmotoren untergebracht ist.Injection unit for an injection molding machine, with an electromotive, the plasticizing screw ( 2 ) driving in the direction of rotation and together with this liftable arranged rotary drive ( 3 ) and an electromechanical linear drive ( 4 ) including a hollow shaft motor and a spindle drive connected downstream thereof ( 20 ) to the lifting drive of the plasticizing screw and the rotary drive, wherein the plasticizing screw, the rotary drive and the linear drive are arranged coaxially to each other, characterized in that both drive motors as with their open ends facing each other hollow shaft motors ( 3 . 8th u. 4 . 9 ) are formed and the spindle drive ( 20 ) is housed in the common hollow shaft interior of both hollow shaft motors. Einspritzaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelwelle (22) des Spindeltriebs (20) fest mit dem Hohlwellenrotor (9) des Linearantriebs (4) verbunden ist und sich in der Rückhublage der Plastifizierschnecke (2) durch den Hohlwellen-Innenraum des Linearantriebs und in den des Drehantriebs (3) erstreckt, während die am Gehäuse (15) des Drehantriebs (3) befestigte Spindelmutter (21) des Spindeltriebs in den Hohlwellen-Innenraum des Linearantriebs eingreift.Injection unit according to claim 1, characterized in that the spindle shaft ( 22 ) of the spindle drive ( 20 ) fixed to the hollow shaft rotor ( 9 ) of the linear drive ( 4 ) and in the return position of the plasticizing screw ( 2 ) through the hollow shaft interior of the linear drive and in the rotary drive ( 3 ) while the housing ( 15 ) of the rotary drive ( 3 ) attached spindle nut ( 21 ) of the spindle drive engages in the hollow shaft interior of the linear drive. Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur drehbaren Lagerung des Hohlwellenrotors (8) des Drehantriebs (3) eine gehäusefeste, in den Hohlwellen-Innenraum eingreifende und den Rotor unter Zwischenschaltung von Lagerstellen (17, 18) an seiner inneren Mantelfläche abstützende Traghülse (16) vorgesehen ist, in die das mit dem Rotor (9) des Linearantriebs (4) umlaufende Getriebeelement (22) des Spindeltriebs (20) beim Rückhub des Drehantriebs (3) zunehmend einführbar ist.Injection unit according to claim 1 or 2, characterized in that for the rotatable mounting of the hollow shaft rotor ( 8th ) of the rotary drive ( 3 ) a housing-fixed, engaging in the hollow shaft interior and the rotor with the interposition of bearings ( 17 . 18 ) on its inner circumferential surface supporting support sleeve ( 16 ) is provided in which the with the rotor ( 9 ) of the linear drive ( 4 ) revolving gear element ( 22 ) of the spindle drive ( 20 ) during the return stroke of the rotary drive ( 3 ) is increasingly feasible. Einspritzaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (3) einen zwischen der gehäusefesten Traghülse (16) und dem verschlossenen Rotorende wirkenden Drehgeber (19) enthält.Injection unit according to claim 3, characterized in that the rotary drive ( 3 ) one between the housing-fixed support sleeve ( 16 ) and the closed end of the rotor ( 19 ) contains. Einspritzaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenrotor (9) des Linearantriebs (4) über einen vom verschlossenen Rotorende axial abstehenden, zentralen Lagerzapfen (12) und zwischen diesem und dem Motorgehäuse (7) angeordnete Lagerstellen (13, 14) einseitig fliegend gelagert ist.Injection unit according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow shaft rotor ( 9 ) of the linear drive ( 4 ) via an axially projecting from the closed end of the rotor, central journal ( 12 ) and between this and the motor housing ( 7 ) ( 13 . 14 ) is cantilevered on one side. Einspritzaggregat für eine Spritzgießmaschine, insbesondere nach Anspruch 1, mit einem elektromotorischen Drehantrieb (3) einschließlich eines drehbar, aber kraftübertragend am Gehäuse (15) des Drehantriebs abgestützten, die Plastifizierschnecke (2) in Drehrichtung antreibenden und mit dieser hubfest verbundenen Rotors (8), und mit einem elektromotorischen Linearantrieb (4) zum Hubantrieb der Plastifizierschnecke und des Rotors (8) unter Zwischenschaltung des Gehäuses des Drehantriebs sowie mit einem zwischen Linearantrieb und Plastifizierschnecke angeordneten, hubkraftmessenden Drucksensor (23), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) einschließlich der Rotorlagerung (17, 18) axial begrenzt beweglich am Gehäuse (15) des Drehantriebs (3) angeordnet und der Drucksensor (23) hubkraftübertragend zwischen Gehäuse und Rotorlagerung des Drehantriebs positioniert ist.Injection unit for an injection molding machine, in particular according to claim 1, with an electromotive rotary drive ( 3 ) including a rotatable but force transmitting on the housing ( 15 ) supported by the rotary drive, the plasticizing screw ( 2 ) driving in the direction of rotation and with this hubfest connected rotor ( 8th ), and with an electromotive linear drive ( 4 ) for the lifting drive of the plasticizing screw and the rotor ( 8th ) with the interposition of the housing of the rotary drive and arranged with a between linear drive and plasticizing, Hubkraftmessenden Pressure sensor ( 23 ), characterized in that the rotor ( 8th ) including the rotor bearing ( 17 . 18 ) axially limited movable on the housing ( 15 ) of the rotary drive ( 3 ) and the pressure sensor ( 23 ) Hubkraftübertragend between housing and rotor bearing of the rotary drive is positioned.
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