DE69618233T2 - Antriebsvorrichtung zur spritzeinheit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine und insbesondere auf eine Antriebsvorrichtung in der Einspritzeinheit, die sowohl die Einspritz- als auch die Extruderfunktion wahrnimmt.
• Die Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine erfüllt insbesondere zwei Funktionen während des Verlaufs eines normalen Betriebszyklus, nämlich die Einspritzung und das Extrudieren. Die Einspritzfunktion tritt auf, wenn die Zuführschnecke linear vorwärtsbewegt wird (ohne Drehung), um Kunststoffschmelze in die Form zu drücken. Die Extruderfunktion wird erfüllt, wenn die Zuführschnecke gedreht wird, um zusätzliches Material für die nächste Einspritzung zu plastifizieren. Während die Zuführschnecke während der Extruderfunktion gedreht wird, wird die Kunststoffschmelze allmählich am Ende der Schnecke vorbeigedrückt, wobei ein Druck oder eine Kraft erzeugt wird, um die Schnecke rückwärts in ihre Position vor dem Einspritzen zu bewegen, während sich die Schmelze ansammelt.
• Sowohl die Einspritz- als auch die Extruderfunktion erfordern eine zugehörige Antriebsvorrichtung in der Einspritzeinheit. Bei hydraulischen Maschinen wird die Bewegung für die Einspritzfunktion typischerweise durch einen Hydraulikzylinder ausgeführt, während die Drehung der Zuführschnecke für den Extruderlauf normalerweise durch einen hydraulischen Motor erfolgt. In neuerer Zeit sind Elektromotoren in Kombination mit mechanischen Systemen als eine direkte Antriebsquelle in der Einspritzeinheit verwendet worden. Bei manchen elektrischen Systemen aus dem Stand der Technik werden getrennte Motoren für jede Funktion verwendet, d. h. ein Motor zum Drehen der Zuführschnecke und ein zweiter Motor in Kombination mit einem Mechanismus, bspw. eine Kugelschraube, zur Umwandlung von Drehbewegung in die zur Einspritzung erforderliche lineare Bewegung. Bei anderen elektrischen Maschinen wird ein einziger Motor mit einem massiven, komplexen System von Bremsen, Kupplungen und Antriebselementen verwendet, um abwechselnd die Einspritz- und Extruderfunktion auszuführen.
• Während die Vorgehensweise mit zwei Motoren eine vollständig unabhängige Steuerung ermöglicht, kann das System mit einem einzigen Motor die erforderlichen Funktionen noch ausführen, während auch das Potential für ein wirtschaftlicheres System vorliegt (siehe JP-A- 6 106 586). Bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen, bei den das Konzept mit einem einzelnen Motor verwendet wird, sind allerdings Kraftübertragungssysteme notwendig, die mechanisch kompliziert sind und bei denen häufg Komponenten doppelt erforderlich sind, so daß das Kosteneinsparungspotential eliminiert wird. Außerdem waren solche Systeme nicht in der Lage, die Drehung der Zuführschnecke während des Einspritzens zu unterbinden, ohne daß weitere teure Komponenten hinzugefügt wurden. Die Komplexität derartiger Systeme beeinflußt selbstverständlich die Zuverlässigkeit der Einspritzeinheit in ungünstigem Sinne. Da Spritzgießmaschinen normalerweise in einem durchlaufenden (automatischen) Modus arbeiten, wobei die Einspritz- und Extruderfunktionen häufig alle paar Sekunden auftreten, ist die Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit der Antriebseinrichtung ein wesentlicher Punkt.
• Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Antriebseinrichtung bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist und in effektiver Weise die Extruder- und Einspritzfunktionen mit einem einzelnen Motor erreicht.
• Kurz gesagt, richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Antriebsvorrichtung einer Einspritzeinheit in einer Spritzgießmaschine nach Anspruch 1. Die Antriebsvorrichtung bewirkt abwechselnd eine Drehung der Zuführschnecke und eine Betätigung einer Einrichtung zum Umwandeln einer Drehung in lineare Bewegung, bspw. eines Kugelschraubenmechanismus, um die Extruder- und Einspritzfunktion auszuführen.
• Beim Betrieb der Einspritzeinheit wird der Antriebsmotor in einer Vorwärts- bzw. im Uhrzeigersinn gerichteten Richtung gedreht, um die Einspritzfunktion auszuführen, und in einer umgekehrten bzw. im Gegenuhrzeigersinn gerichteten Richtung für die Extruderfunktion. Während der Vorwärtsdrehung des Antriebsmotors steht (a) die zweite Einwegekupplung im Eingriff, so daß der Kugelschraubenmechanismus gedreht wird, was zu einer Vorwärtsbewegung (linear) der Zuführschnecke führt, um die tatsächliche Einspritzung von Kunststoffschmelze auszuführen; (b) rutscht die erste Einwegekupplung durch; und (c) steht die dritte Einwegekupplung in Eingriff, um eine Drehung der Zuführschnecke während des Einspritzens der Kunststoffschmelze zu verhindern. Während der umgekehrten Drehung ist (a) die erste Einwegekupplung im Eingriff, so daß die Zuführschnecke bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit gedreht wird, um Material zu plastifizieren; (b) die dritte Einwegekupplung rutscht durch; und (c) die zweite Einwegekupplung rutscht durch, wodurch eine freie Drehung des Kugelschraubenmechanismus ermöglicht wird, die der Rückwärtsbewegung der Zuführschnecke enspricht, während sich die Einspritzmenge des Kunststoffs vor der Schnecke ansammelt.
• Wenn gewünscht, kann ein kleiner Motor oder ein Bremsmechanismus in der Antriebsvorrichtung enthalten sein, um die Drehung der Kugelschraube zu steuern, während sich die Zuführungsschnecke während der Extruderfunktion nach hinten bewegt, so daß der Rückdruck der Kunststoffschmelze gesteuert wird.
• Drei Ausführungsformen der Antriebsvorrichtung werden offenbart, wobei jede ihre eigenen speziellen Vorteile aufweist: (I) ein Doppelwellenmotor, der benachbart zu getrennten Antriebskupplungen für den Extruder (Drehung der Antriebsschnecke) und die Einspritzung (Kugelschraubendrehung - Translation der Zuführungsschnecke) angebracht ist; (II) ein Einzelwellenmotor, der mechanisch mit einem Getriebe gekoppelt ist, das abwechselnd die Zuführungsschnecke und die Kugelschraube antreibt; und (III) ein Hohl- oder Doppelwellenmotor, der axial mit der Zuführschnecke und dem Kugelschraubenmechanismus ausgerichtet ist, so daß ein Ende des Rotors mit der Zuführschnecke gekoppelt ist und das andere Ende des Rotors mit dem Kugelschraubenmechanismus gekoppelt ist. Insgesamt stellt die vorliegende Erfindung ein kompaktes Antriebssystem für einen einzelnen Motor in der Einspritzeinheit bereit; dadurch wird die Zuverlässigkeit verbessert und eine schnellere Antwort gegenüber Systemen ermöglicht, die einen Verlagerungsmechanismus benötigen. Vorteile der speziellen Ausführungsformen sind insbesondere: die Version "II" verwendet einen "Standard"-Motor; bei der Version "III" sind vereinfachte Befestigungen und Kupplungen mit dem Antriebsmotor vorhanden; bei Version "I" wird ein ökonomischerer Motor als bei "III" verwendet, und es ist eine einfachere Kupplungsauslegung im Vergleich mit "II" vorhanden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Einspritzeinheit einer Spritzgießmaschine, einschließlich einer Antriebsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht, teilweise im Schnitt, wobei die Antriebsvorrichtung der Einspritzeinheit, die in Fig. 1 dargestellt ist, in größerem Detail dargestellt ist.
• Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2, wobei eine zweite Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
• Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 und 3, wobei eine dritte Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
• Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Kontext einer Einspritzeinheit beschrieben, die in Verbindung mit einer typischen Spritzgießmaschine verwendet wird. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Einspritzeinheit 10 auf horizontalen Stützstangen 4 getragen, die auf einem Sockel 8 der Spritzgießmaschine befestigt sind. Die Einspritzeinheit 10 ist dazu bestimmt, sich entlang der Stützstangen 4 zu bewegen, und zwar zum Zwecke der Positionierung, bspw. um eine Verbindung mit einer nicht dargestellten Form herzustellen, die an der ortsfesten Platte 6 befestigt ist.
• Die Hauptkomponenten der Einspritzeinheit 10 sind insbesondere eine Trommel 12, die eine Zuführschnecke 14 (Fig. 2) umfaßt, die arbeitet, um thermoplastisches Material zu plastifizieren, das durch das Gehäuse 15 von dem Trichter 16 in die Trommel 12 eintritt. Die Betriebsfunktionen der Einspritzeinheit 10 werden durch eine Antriebsanordnung 18 eingeleitet. Die Antriebsanordnung 18 der Einspritzeinheit 10 umfaßt einen elektrischen Antriebsmotor 20, eine Einspritz-Antriebskupplung 22, eine Extruder-Antriebskupplung 24, ein Lagergehäuse 26, ein Stützgehäuse 28, Führungsstangen 30 und eine Kugelschraube 32 mit einer Kugelmutter 34, wobei auf Fig. 1 und 2 verwiesen sei. Wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird, arbeitet die Antriebsanordnung 18 so, daß die Zuführschnecke 14 gedreht wird, um das Material während der Extruderfunktion zu plastifizieren, und um eine translatorische Bewegung der Zuführschnecke 14 zu erzeugen, um die Einspritzfunktion auszuführen. Vorzugsweise ist ein zusätzlicher Motor 36 vorgesehen, um den Rückdruck der Kunststoffschmelze während der Extruderfunktion zu steuern.
• Nunmehr insbesondere auf Fig. 2 Bezug nehmend, umfaßt die Antriebsanordnung 18 eine Einspritz-Antriebskupplung 22, die den Motor 20 mit der Kugelschraube 32 verbindet. Auf der Welle 38 des Motors 20 sind eine Einwegekupplung 42 und zwei Kugellageranordnungen 44 angebracht, die gemeinsam dazu dienen, eine Rolle 40 abzustützen und mit dieser zusammenzuwirken. Wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird, wirkt die Einwegekupplung 42, während der Motor 20 zu einer Drehung in beiden Richtungen in der Lage ist, in der Weise, daß eine Drehung der Rolle 40 nur in einer Richtung zugelassen wird. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ist jedes Element, das als "Einwegekupplung" bezeichnet wird, vorzugsweise eine mechanische Kupplung vom Steuerkurventyp, die dazu ausgebildet ist, ein rotierendes zylindrisches Element mit einem umgebenden Teil für eine Drehrichtung zu erfassen; es besteht im wesentlichen kein Widerstand von der Kupplung, wenn das Element in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Morse Industrial, Emerson Power Transmission Corp. ist ein bekannter Hersteller von Kupplungen dieses Typs.
• Eine zweite Rolle 48 ist auf dem Wellenende 50 der Kugelschraube 42 angebracht. Ein Antriebsgurt 46 verbindet die beiden Rollen 40 und 48. Um das Wellenende 50 der Kugelschraube 32 weiter zu stabilisieren, ist ein Träger 52 und ein Lager 54 vorgesehen. Der Träger 52 erstreckt sich von der Motorbefestigungsplatte 51. Die Motorbefestigungsplatte 51 ist direkt mit dem Lagergehäuse 26 verbunden und so ausgelegt, daß sie oberhalb des Stützgehäuses 28 verfährt. Wie dargestellt, sitzt der Motor 20 direkt oben auf der Befestigungsplatte 51. Es sei darauf verwiesen, daß die Platte 51 vorzugsweise Anschlüsse bzw. Erweiterungen 53 (Fig. 1) aufweist, die mit Stützstangen 30 verbunden sind, um die Stabilität zu vergrößern.
• Die Antriebsanordnung 18 beinhaltet ferner eine Extruder-Antriebskupplung 24, um den Motor 20 mit der Zuführschnecke 14 zu verbinden. In einer ähnlichen Weise wie vorstehend für die Einspritz-Antriebskupplung 22 beschrieben, enthält die Extruder-Antriebskupplung 24 eine Rolle 64, die über eine Einwegekupplung 66 und Lagerungen 68 auf einer Motorwelle 38 angebracht ist. Eine zweite Rolle 72 in der Extruder-Antriebskupplung 24 ist mit einer Zuführschneckenkupplung 56 verbunden und durch die Rolle 64 über einen Antriebsgurt 70 angetrieben.
• Die Kugelmutter 34 ist innerhalb des Stützgehäuses 28 aufgenommen und wird an einer Drehung durch ihre Befestigung an dem Gehäuse 28 durch eine Lastzelle 76 gehindert. Während das angetriebene Ende 50 der Kugelschraube 32 mit der Rolle 48 verbunden ist, ist das gegenüberliegende Ende der Schraube 32 mit Kugelschrauben-Kupplungselementen 58 innerhalb des Lagergehäuses 26 verbunden. Die Elemente 58 sind zur Drehung innerhalb des Gehäuses 26 frei und sind so ausgelegt, daß eine lineare bzw. horizontale Kraft von der Kugelschraube 32 an die Kugelschraubenkupplung 56 übertragen wird. Schublagerungen 62 und Kugellager 78 und 60 sind vorgesehen, um die Kraftübertragung zwischen der Zuführschneckenkupplung 56 und der Kugelschraube 32 zu erleichtern.
• Der Betrieb der Antriebsanordnung 18, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wird nachfolgend beschrieben. Um die Extruderfunktion in Gang zu setzen, wird der Motor 20 aktiviert, so daß er sich im Gegenuhrzeigersinn dreht. Diese Drehung der Motorwelle 38 veranlaßt eine Einwegekupplung 66 dazu, mit der Antriebsrolle 64 und folglich, aufgrund des Antriebsgurts 70, mit der Rolle 72 zusammenzuwirken. Die Drehung der Rolle 72 erteilt eine gleiche Drehung der Zuführschneckenkupplung 56, die die Zuführschnecke 14 in Drehung versetzt. Wenn die Zuführschnecke 14 gedreht wird, wird Material, das durch den Trichter 16 bereitgestellt wird, durch das Gehäuse 1 S zugeführt und wird innerhalb der Trommel 12 plastifiziert. Die Drehung der Zuführschnecke 14 dient auch dazu, Material in Richtung auf das Düsen- bzw. Abgabeende der Trommel 12 vorwärtszubewegen, wodurch der Druck der Schmelze veranlaßt wird, am Ende der Schnecke 14 anzusteigen, wenn sich eine Menge des Materials anzusammeln beginnt. Wenn der Druck der Kunststoffschmelze eine bestimmte Höhe erreicht, beginnt er, die Zuführschnecke 14 nach hinten zu drücken, wodurch auch die gesamte Antriebsanordnung 18 zum hinteren Teil der Einspritzeinheit 10 hin bewegt wird, mit Ausnahme des Stützgehäuses 28, das ortsfest verbleibt. Insbesondere bewirkt die Rückwärtsbewegung der Zuführschnecke 14, daß eine Kraft über die Kupplung 58 auf die Kugelschraube 32 ausgeübt wird, wodurch die Kugelschraube 32 dazu veranlaßt wird, sich in gleicher Weise nach hinten zu bewegen, wobei die Kugelschraube 32 sich dreht, während sie durch die Kugelmutter 34 geschoben wird.
• Die Geschwindigkeit der Rückwärtsbewegung der Zuführschnecke 14 und der Kugelschraube 32 kann durch den zusätzlichen Motor 36 gesteuert werden, der mit dem Gurrt 46 über eine Antriebsrolle 80 in Kontakt steht. Der Motor 36 kann als Bremse verwendet werden, um die Bewegung der Kugelschraube 32 zu verlangsamen, wodurch die Rückwärtsbewegung, aber nicht die Drehung der Zuführschnecke 14 verlangsamt wird, so daß der Rückdruck der Kunststoffschmelze vergrößert wird. Alternativ kann der Motor 36 dazu verwendet werden, die Bewegung der Schnecke 32 zu beschleunigen, wodurch die Geschwindigkeit, mit der sich die Zuführschnecke zurückbewegt, vergrößert wird und dadurch der Rückdruck der Schmelze verkleinert wird.
• Wenn sich der Motor 20 während der Extruderfunktion im Gegenuhrzeigersinn dreht, rutscht die Einwegekupplung 42 auf der Welle 38 durch, so daß die Kugelschraube 32 frei ist, sich in der vorstehend beschriebenen Weise zu drehen. In ähnlicher Weise rutscht die Einwegekupplung 74 durch, so daß sie die Drehung der Zuführschnecke 14 und die zugehörige Plastifizierung des Materials in der Trommel 12 nicht stört. Die Extrusionsfunktion ist abgeschlossen, wenn eine ausreichende Menge von Kunststoffschmelze sich vor der Zuführschnecke 14 angesammelt hat, so wie es erforderlich ist, um den Hohlraum der auf der ortsfesten Platte 6 montierten Form zu füllen.
• Um die Einspritzfunktion einzuleiten, wird der Motor 20 im Uhrzeigersinn gedreht, wobei als Ergebnis davon die Einwegekupplung 42 mit der Welle 38 zusammenwirkt, so daß die Rolle 40 und die Rolle 48 über den Antriebsgurt 46 gedreht werden. Der zusätzliche Motor 36 wird während des Einspritzvorgangs nicht aktiviert und kann sich frei bzw. leerlaufend gegenüber dem Antriebsgurt 46 drehen. Die Drehung der Rolle 48 wird der Kugelschraube 32 mitgeteilt, wodurch veranlaßt wird, daß sich die Schraube 32 durch die Kugelmutter 34 vorwärtsbewegt, die durch das Stützgehäuse 28 festgehalten wird. Die translatorische bzw. Längsbewegung der Schraube 32 wird der Zuführschneckenkupplung 56 durch die Lagerungen 60 und 62 und die Kupplung 58 im Gehäuse 26 mitgeteilt. Da es sich bei dem Motor 20, der Einspritzkupplung 22, der Extruderkupplung 24 und dem Lagergehäuse 26 um Komponenten in der gleichen Anordnung handelt, haben sie alle eine translatorische Bewegung zusammen mit der Kugelschraube 32, wenn die Zuführschnecke 14 linear in der Trommel 12 bewegt wird.
• Die Vorwärtsbewegung der Zuführschnecke 14 veranlaßt die Kunststoffschmelze, die sich am Ende der Trommel angesammelt hat, dazu, aus der Trommel heraus und in den Formhohlraum hineingedrückt zu werden. Während des Einspritzvorgangs wird die Einwegekupplung 74 dazu veranlaßt, mit der Zuführschneckenkupplung 56 zusammenzuwirken, so daß sich die Zuführschnecke 14 nicht im Uhrzeigersinn drehen kann, wenn die Zuführschnecke 14 vorwärtbewegt wird, um die Kunststoffschmelze einzuspritzen. (Die Kraft der Kunststoffschmelze auf die Förderprofilierung der Zuführschnecke 14 erzeugt ein Drehmoment, das dazu neigt, die Zuführschnecke 14 zu drehen.) Nach Abschluß der Einspritzfunktion steht die Einspritzeinheit 10 bereit, um einen weiteren Extrusionsvorgang zu beginnen, wie vorstehend beschrieben.
• Eine alternative Ausführungsform der Antriebsanordnung 18 ist in Fig. 3 dargestellt, wobei Teile, die der gleichen Funktion wie bei der vorangehenden Ausführungsform dienen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In dieser Ausführungsform weist der Antriebsmotor 20 eine einzige Ausgangswelle 38 auf. Auf der Welle 38 ist eine Rolle 90 montiert, die über einen Antriebsgurt 92 mit einer zweiten Rolle 94 in Kontakt steht. Eine Einwegekupplung 96 ist zwischen der Rolle 94 und der Zuführschneckenkupplung 56 angeordnet; eine zweite Einwegekupplung 100 ist zwischen der Rolle 94 und den Kupplungselementen 58 der Kugelschraube angeordnet. Vorzugsweise sind auch Lagerungen 98 zwischen der Zuführschneckenkupplung 56 und der Rolle 94 angeordnet, sowie zwischen der Zuführschneckenkupplung 56 und der Kugelschraube 58, wie dargestellt. Die dritte Einwegekupplung 102 ist zwischen einem Bund 104, der mit der Zuführschneckenkupplung 56 verbunden ist, und einer Gehäuseverlängerung 106, die an dem Lagergehäuse 26 befestigt ist, angeordnet.
• Während der Extruderfunktion dreht sich die Welle 38 des Motors 20 im Gegenuhrzeigersinn, wodurch die Rolle 94 aufgrund der Rolle 90 und des verbindenden Antriebsgurts 92 in gleicher Weise gedreht wird. Aufgrund der Drehung der Rolle 94 kommt die Kupplung 96 in Eingriff, wodurch die Kupplung 56 gedreht wird, die die Zuführschnecke 14 dazu veranlaßt, sich zu drehen und das thermoplatische Material zu plastifizieren, in der gleichen Weise, wie sie vorstehend für die erste Ausführungsform beschrieben ist. In der Vorrichtung, die in Fig. 3 dargestellt ist, rutscht die Kupplung 100 durch, so daß sich die Kugelschraubenkupplungen 58 und die Kugelschraube 32 frei drehen können. Die Zuführschnecke 14 und die Antriebsanordnung 18 werden nach hinten gedrückt, wenn sich die Kunststoffschmelze vor der Zuführschnecke 14 ansammelt und unter Druck gesetzt wird. Der Rückdruck der Schmelze wird wiederum durch den zusätzlichen Motor 36 gesteuert, der mit der Kugelschraube 32 über eine Rolle 112, einen Antriebsgurt 110 und eine Rolle 108 in Verbindung steht. Der zusätzliche Motor 36 kann dazu verwendet werden, die Drehung der Kugelschraube 32 zu beschleunigen oder zu verlangsamen, um den gewünschten Rückdruck auf die Schmelze zu erhalten, wie vorstehend beschrieben.
• Während der Einspritzfunktion dreht der Motor 20 die Welle 38 im Uhrzeigersinn, so daß die Rolle 94 aufgrund des Antriebsgurts 92 und der Rolle 90 in gleicher Weise gedreht werden. Die Drehung der Rolle 94 im Uhrzeigersinn erfaßt die Kupplung 100, die die Drehung an die Kugelschraube 32 aufgrund der Kupplungselemente 58 weitergibt. Die Drehung der Kugelschraube 32 veranlaßt sie, sich durch die Kugelmutter 34 vorwärtszubewegen, so daß die Zuführschnecke 14 und damit verbundene Komponenten ebenfalls vorwärtsbewegt werden. Während der Einspritzfunktion rutscht die Einwegekupplung 96 durch, und die Kupplung 102 steht im Eingriff, um die Drehung im Uhrzeigersinn der Zuführschnecke 14 während des Einspritzvorgangs zu verhindern.
• Eine zweite alternative Ausführungsform der Antriebsanordnung 18 ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung ist kein Lagergehäuse wie bei den vorangehenden Ausführungsformen vorhanden, sondern statt dessen ist ein Hohlwellenmotor 120 vorhanden, um die Lagerungen und damit zusammenhängende Antriebskupplungselemente aufzunehmen. Im einzelnen weist der Hohlwellenmotor 120 einen zylindrischen Stator 122 und einen zylindrischen Rotor 124 auf. Der Rotor weist einen für diese Motorbauart herkömmlichen Aufbau auf, wie für Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet bekannt ist, und weist Lagerungen 126 auf, um den richtigen Abstand zwischen dem Stator 122 und dem Rotor 124 aufrechtzuerhalten. Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beinhaltet die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung drei Einwegekupplungen 128, 130 und 132. Die Kupplung 128 ist innerhalb des Rotors 124 um die Zuführschneckenkupplung 56 angeordnet, wobei Lagerungen 60, 62 vorgesehen sind, um die beim Betrieb auftretenden Kräfte zu übertragen. In ähnlicher Weise ist die Kupplung 130 innerhalb des Rotors 124 um die Kugelschraubenkupplung 136 angeordnet. Bei dieser Konstruktion stehen die Kugelschraubenkupplung 136 und die Zuführschneckenkupplung 56 innerhalb des Motors 124 in axialer Ausrichtung. Die Zuführschneckenkupplung 56 ist ebenfalls mit Lagerungen 60, 62 versehen, um ihre Rotation abzustützen und damit zusammenhängende Kräfte zu übertragen. Die Kupplung 132 ist zwischen der Zuführschneckenkupplung 56 und einem feststehenden Gehäuseelement 134 angeordnet, das mit dem Stator 122 des Hohlwellenmotors 120 in Verbindung steht.
• Die Verbindung eines Hohlwellenmotors für diese Ausführungsform ermöglicht eine kürzere Gesamtkonstruktion, da zahlreiche Elemente der Antriebskupplungen innerhalb des Rotors aufgenommen werden können. Wenn allerdings die Länge der Anordnung keine wesentliche Rolle spielt, könnte ein standardmäßiger Doppelwellenmotor anstelle des Hohlwellenmotors verwendet werden. Der Doppelwellenmotor bleibt in Ausrichtung mit der Zuführschnecke und der Kugelschraube, wobei allerdings die Zuführschneckenkupplung und die Kugelschraubenkupplung so ausgelegt sind, daß sie mit Einwegekupplungen auf den jeweiligen Motorwellen in Eingriff kommen. Andere Elemente der Antriebsvorrichtung würden in ähnlicher Weise geändert ausgelegt werden, um sich an den Doppelwellenmotor anzupassen.
• Die Extrusionsfunktion wird durch eine Drehung des Rotors 124 im Gegenuhrzeigersinn eingeleitet. Durch diese Drehung wird die Kupplung 128 in Eingriff gebracht, wodurch die Zuführschneckenkupplung 56 dazu veranlaßt wird, die Zuführschnecke 14 zu drehen. Die Kupplung 132 rutscht durch, so daß sie die Drehung der Zuführschnecke 14 nicht stört. Wenn sich die Zuführschnecke 14 dreht, plastifiziert sie Material, wodurch ein Druck am vorderen Ende der Zuführschnecke 14 erzeugt wird, der die Schnecke 14 dazu veranlaßt, sich nach hinten zu bewegen, so daß sich eine Menge von Material am Abgabeende der Trommel 12 ansammelt. Wie für die anderen Ausführungsformen beschrieben, bewirkt die Kraft, die die Rückwärtsbewegung der Schnecke 14 verursacht, auch eine entsprechende Bewegung des Motors 120 und der Kugelschraube 32, da alle diese Teile miteinander verbunden sind. Die Bewegung der Kugelschraube 32 durch die Kugelmutter 34 veranlaßt die Schraube 32 dazu, sich zu drehen. Die Geschwindigkeit der Drehung der Kugelschraube 32 kann durch den zusätzlichen Motor 36 gesteuert werden, und zwar durch eine Antriebsrolle 108, einen Gurt 110 und eine Rolle 112, die zwischen der Kugelschraubenkupplung 136 und der Kugelschraube 32 angeschlossen ist.
• Für die Einspritzfunktion dreht sich der Rotor 124 im Uhrzeigersinn, wobei die Kupplung 130 in Eingriff kommt, so daß die Kugelschraubenkupplung 136 und die Kugelschraube 132 dazu veranlaßt werden, sich zu drehen. Diese Drehung der Kugelschraube 32 bewegt die Schraube 32, den Motor 120 und die Zuführschnecke 14 in einer Vorwärtsrichtung nach vorn, um den Einspritzvorgang auszuführen. Während der Drehung des Rotors 124 im Uhrzeigersinn rutscht die Kupplung 128 durch, während die Kupplung 132 im Eingriff steht, um eine Drehung der Zuführschnecke 14 zu vermeiden.
• Während die Erfindung im einzelnen und in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, erläutert worden ist, und während die bevorzugte Ausführungsform im einzelnen beschrieben worden ist, besteht keine Absicht, die Erfindung auf solche Einzelheiten zu beschränken. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, alle Modifikationen, Veränderungen und Äquivalente abzudecken, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen. Beispielsweise können, obwohl die Antriebskupplungen allgemein als Gürte und Rollen beschrieben sind, andere mechanische Kupplungen sein, wie bspw. eine geeignete Zahnradanordnung, um die gleiche Funktion auszuführen.

Claims (8)

1. Spritzgießmaschine mit einer Einspritzeinheit (10), die eine Zuführschnecke (14), einen Kugelschraubenmechanismus (32, 34), einen Rahmen (26, 28), einen Antriebsmotor (20) und eine Übertragungseinrichtung (18) zum abwechselnden Drehen der Zuführschnecke (14) und des Kugelschraubenmechanismus (32, 34) aufweist, um Extrusions- bzw. Einspritzfunktionen in der Einspritzeinheit (10) auszuführen, wobei die Übertragungseinrichtung (18) umfaßt:

a) eine erste Einwegekupplung(66), die zwischen dem Antriebsmotor (20) und der Zuführschnecke (14) angeordnet ist, und

b) eine zweite Zweiwegekupplung (42), die zwischen dem Antriebsmotor (20) und dem Kugelschraubenmechanismus (32, 34) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Zweiwegemotor ist und die Getriebeeinrichtung (18) eine dritte Einwegekupplung (74) aufweist, die zwischen der Zuführschnecke (14) und dem Rahmen (26, 28) der Einspritzeinheit angeordnet ist, so daß, wenn der Antriebsmotor (20) in einer Vorwärts- bzw. Einspritzrichtung betätigt wird, die zweite Kupplung (42) in Eingriff kommt, wodurch der Motor dazu veranlaßt wird, den Kugelschraubenmechanismus (32, 34) zu drehen; was zu einer vorwärtsgerichteten translatorischen Bewegung der Zuführschnecke (14) führt, wobei die erste Kupplung (66) durchrutscht, und wenn der Antriebsmotor (20) in einer Rückwärts- bzw. Extrusionsrichtung betrieben wird, die erste Kupplung (66) in Eingriff kommt, wodurch der Motor dazu veranlaßt wird, die Zuführschnecke (14) zu drehen, wobei die zweite Kupplung (4) durchrutscht, wodurch eine Drehung des Kugelschraubenmechanismus (32, 34) zugelassen wird, deren Ausmaß der rückwärts gerichteten translatorischen Bewegung der Zuführschnecke (14) entspricht, während sich Kunststoff vor der Schnecke ansammelt, wobei die dritte Einwegekupplung(74) so wirkt, daß eine Drehung der Zuführschnecke (14) während deren vorwärtsgerichteter translatorischer Bewegung verhindert wird.

2. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Steuern der Drehung des Kugelschraubenmechanismus (32, 34) während der translatorischen Bewegung der Zuführschnecke (14) während des Extrusionsvorgangs vorhanden ist, wodurch eine Steuerung des Rückdrucks in der Einspritzeinheit (10) möglich ist.

3. Spritzgießmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern der Drehung des Kugelschraubenmechanismus (32, 34) einen zusätzlichen Motor (36) umfaßt, der mechanisch mit dem Kugelschraubenmechanismus (32, 34) gekoppelt ist.

4. Spritzgießmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (18) einen Antriebsgurt (46, 47) und Rollen (40, 48, 64, 72) aufweist, um den Antriebsmotor (20) mit der Zuführschnecke (40) zu verbinden und den Antriebsmotor (20) mit dem Kugelschraubenmechanismus (32, 34) zu verbinden.

5. Spritzgießmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (124) des Antriebsmotors (120) zwischen und in axialer Ausrichtung mit der Zuführschnecke (14) und dem Kügelschraubenmechanismus (32, 34) angeordnet ist, wobei die Übertragungseinrichtung (18) ferner eine Zuführschneckenkupplung (56) zwischen dem Rotor (124) und der Zuführschnecke (14) und eine Kugelschraubenkupplung (136) zwischen dem Rotor (124) und der Kugelschraube (32) aufweist.

6. Spritzgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (124) des Antriebsmotors (120) hohl ist, wobei die Zuführschneckenkupplung (56), die zweite Einwegekupplung (128), die Kugelschraubenkupplung (136) und die zweite Einwegekupplung (130) zumindest teilweise innerhalb des Rotors (124) angeordnet sind.

7. Spritzgießmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (20) eine Ausgangswelle (38) an jedem Ende des Rotors aufweist, wobei die erste Einwegekupplung (66) zum Zusammenwirken mit einer Rotorwelle (38) angeordnet ist, und die zweite Einwegekupplung (42) zum Zusammenwirken mit der Welle (38) an dem gegenüberliegenden Ende des Rotors angeordnet ist.

8. Spritzgießmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (20) eine einzige Rotorausgangswelle (38) aufweist, wobei die Übertragungseinrichtung (18) ferner einen Antriebsgurt (92), eine erste Rolle (90) auf der Rotorwelle (38), eine zweite Rolle (94), eine Zuführschneckenkupplung (56) und eine Kugelschraubenkupplung (58) aufweist, und wobei die Zuführschneckenkupplung (56) und die Kugelschraubenkupplung (58) konzentrisch mit der zweiten Rolle (94) sind, so daß die erste Einwegekupplung (96) zwischen der zweiten Rolle (94) und der Zuführschneckenkupplung (56) angeordnet ist und die zweite Einwegekupplung (100) zwischen der zweiten Rolle (94) und der Kugelschraubenkupplung (58) angeordnet ist.