DE3229223A1

DE3229223A1 - Kupplungsvorrichtung zwischen antriebsvorrichtung und schnecke der plastifiziereinheit einer spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE3229223A1
Application number: DE19823229223
Authority: DE
Inventors: Konrad 8755 Ennenda Hösli; Jakob 8753 Mollis Kamm; Rudolf 8862 Schübelbach Krebser
Original assignee: Netstal Maschinen AG; Maschinenfabrik und Giesserei Netstal AG
Current assignee: Netstal Maschinen AG
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1983-04-07
Also published as: DE3229223C2; JPS6324449B2; JPS5863429A; ATA310482A; AT383772B; CH653948A5

Description

Kupplungsvorrichtung zwischen Antriebsvorrichtung
und Schnecke der Plastifiziereinheit einer Spritzgiessmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine Kupplungsvorrichtung zur lösbaren Antriebsverbindung der maschinenseitigen Antriebsvorrichtung mit der dreh- und achsialbewegbaren Schnecke der auswechselbaren Plastifiziereinheit einer Spritzgiessmaschine.
Kupplungsvorrichtungen dieser Art sind meist sehr einfach aufgebaut, d.h. zur Drehmomentübertragung sind üblicherweise Formschluss herstellende Mehrkant- oder Keilwellenprofile vorgesehen, während zur Uebertragung achsialer Zug- bzw.
Druckkräfte meist Zuganker bzw. achsiale Anschläge vorhanden sind. Das Lösen der Kupplungsteile muss dabei meist von Hand (mittels geeigneter Werkzeuge) erfolgen, will man nicht komplizierte, den Aus- bzw. Einrtlckvorgang mechanisch ausführende Vorrichtungen vorsehen. Eine Automatisierung dieser bekannten Kupplungsvorrichtungen ist aus diesem Grund unverhältnismässig aufwendig.
Die vorliegende Erfindung bezweckt deshalb die Schaffung einer Kupplungsvorrichtung der genannten Art, bei der nicht nur jede Handbetätigung entfällt, sondern die auch mit relativ einfachen Mitteln eine voll automatische Betätigung ermöglicht. Dies ist besonders dort von Vorteil, wo das Auswechseln selbst, d.h. Ein- und Ausbau bzw. Her- und Wegtransport der Plastifiziereinheit der Spritzgiessmaschine automatisiert ist.
Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Kupplungsvorrich -tung dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des mindestens achsiale Zugkräfte zwischen einem antriebsseitigen Kupplungsteil und dem dazu koaxialen Schneckenschaft übertragenden Kraft- oder Formschlusses Federmittel vorgesehen sind, die zur Aufhebung des Kraft- oder Formschlusses hydraulisch ausser Wirkung bringbar sind.
Dank der im Sinne der Kraft- oder Formschlusserzeugung selbsttätig wirkenden koaxialen Federmittel kann das Lösen dieses Kraft- oder Formschlusses hydraulisch durch achsiales Belasten der Federmittel entgegen ihrer Kraftwirkung erfolgen, was sich durch entsprechende Steuerung in einfacher Weise automatisieren lässt. Zweckmässig wird die zur Drehmomentübertragung erforderliche Verbindung zwischen Schneckenschaft und antriebssitigem Kupplungsteil durch Kraftschluss hergestellt, wobei dieser Kraftschluss durch einen bei Stillstand der Schnecke gelösten und beim Drehen der Schnecke zwangsläufig kuppelnden Freilauf oder durch Wirkung der auch die Achsialverbindung herstellenden Federmittel erzeugt wird.
Diese Federmittel können z.B. eine durch Achsialkraft radial auf den Schneckenschaft wirkende Spannzange oder einen durch Achsialkraft radial deformierbaren Spannkorb (oder ein Spannscheibenpaket) belasten. Da in jedem dieser Fälle nur das Lösen der Antriebsverbindung, nicht aber das Erzeugen des jeweiligen Kraft- oder Formschlusses eines durch Hydraulik zu bewerkstelligenden äusseren Eingriffs bedarf, ist eine wenig aufwendige und platzsparende Bauart der Kupplungsvorrichtung möglich.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; darin zeigt: Fig. 1 im Achsialschnitt und schematisch die Plastifiziereinheit einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine mit Schneckenantrieb und einem ersten Beispiel der Kupplungsvorrichtung, Fig. 2 einen Achsialschnitt analog Fig, 1 mit einem zweiten Beispiel der Kupplungsvorrichtung, Fig. 3 einen weiteren Achsialschnitt analog Fig. 1 mit einem dritten Beispiel der Kupplungsvorrichtung, und Fig. 4 einen weiteren Schnitt analog Fig. 1 mit einem vierten Beispiel der Kupplungsvorrichtung.
In der Zeichnung ist mit 1 die an einem Teil 2 des nicht näher dargestellten Maschinengestells abnehmbar befestigte Plastifiziereinheit bezeichnet. 3 ist die im Zylinder 4 der Einheit 1 drehbare und achsial verschiebbare Schnecke, 5 ist der Einfülltrichter für das zu plastifizierende Kunststoffmaterial, und 6 ist die z.B. hydraulische Antriebsvorrichtung zum Rotieren und Achsialbewegen der Schnecke 3, während mit 7 generell die Kupplungsvorrichtung zwischen Antriebsvorrichtung 6 und Schnecke 3 bezeichnet ist. Die Antriebsvorrichtung 6 besitzt einen in einem ortsfesten Zylinder 8 achsial bewegbaren Hohlkolben 9, in welchem die Abtriebwelle 10 der Antriebsvorrichtung 6 achsial feststehend, aber drehbar gelagert ist. An einer Kopfscheibe lOa des Abtriebkolbens 10 ist ein Kupplungsgehäuse 11 befestigt, das mit der Kopfscheibe 10a einen Zylinderraum 12 begrenzt, der von einer koaxialen Endausnehmung 13 durch einen Quersteg 14 getrennt ist. In dem über eine Bohrung 15 der Abtriebwelle 10 mit einer Dreckmediumquelle verbundenen Zylinderraum 12 ist ein Kupplungskolben 16 geführt, der durch eine am Quersteg 14 abgesetzte Feder 17 belastet ist. Der Kupplungskolben 16 steht über einen durch den Quersteg 14 hindurch in die Ausnehmung 13 hineinragenden Mitnehmerbolzen 18 mit dem membranartigen Boden eines in dieser Ausnehmung 13 angeordneten Spannkorbes 19 in Verbindung, dessen Umfangsrand 19a an einer Schulter des Kupplungsgehäuses 11 abgestützt ist. In der gezeichneten Kupplungslage greift ein Satz von Zentrierbolzen 20a, die achsparallel vom Kupplungskopf 20 des Schneckenschaftes 21 wegragen, durch Bodenöffnungen des Spannkorbes 19 hindurch in entsprechende Bohrungen des Quersteges 14 des Kupplungsgehäuses 11. Der Schneckenschaft 21 ist mit einer Umfangsrinne 22 versehen, mit welcher ein federbelasteter radial geführter Arretierbolzen 23 zusammenwirkt, der über einen Kanal 24 hydraulisch ausser Eingriffslage bringbar ist.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Kupplungsvorrichtung 7 ist dabei folgende: Bei der in Fig. 1 gezeichneten Kupplungslage der Elemente ist der Kupplungskolben 16 im Zylinderraum 12 von Druckmedium entlastet. Durch den die Kupplungskolben 16 voll belastende Feder 17 ist über den Mitnehmerbolzen 18 der Spannkorb 19 elastisch so deformiert, dass sein Umfangsrand 19a sowohl mit dem Kupplungsgehäuse 11 als auch mit dem Kupplungskopf 20 in fester Keibverbindung steht, Dieser Kraftschluss gestattet ist, von der Antriebsvorrichtung 6 ein Drehmoment auf die Schnecke 3 zu übertragen, und ebenso können (bei ausser Eingriff mit der Ringnut 22 gedrücktem Bolzen 23) Achsialkräfte übertragen werden. Soll die Kupplung gelöst werden, genügt eine Belastung des Kupplungskolbens 16 durch Druckmedium entgegen der Feder 17; der Spannkorb 19 wixddadurch entsprechend entlastet und ausser Reibschluss mit Gehäuse 11 und Kupplungskopf 20 gebracht, Dadurch ist es möglich (bei eingerastetem Bolzen 23), nach Lösen der Einspannung der Plastifiziereinheit 1 diese achsial soweit zu verschieben, dass der Kupplungskopf 20 mit seinem Bolzen 20a vollständig ausgefahren ist, sodass die Plastifiziereinheit 1 nach oben aus der Maschine entfernt werden kann. Das Kuppeln erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, d.h. nach dem Einfahren der Plastifiziereinheit 1 (mit durch den Bolzen 23 achsial fixierter Schnecke 3 und durch Druckmediumbelastung des Kolbens 16 entspanntem Spannkorb 19) wird die Druckmediumbelastung des Kupplungskolbens 16 aufgehoben, sodass durch die Wirkung der Feder 17 der Spannkorb 19 den Reibschluss zwischen Kupplungsgehäuse 11 und Kupplungskopf 20 des Schneckenschaftes 21 wieder herstellt.
Die Druckmediumzufuhr zu den Leitungen 15 und 24 lässt sich in einfacher Weise steuern, sodass der ganze Auswechselvorgang einschliesslich Ein- und Auskuppeln ohne weiteres automatisiert werden kann.
Bei dem im übrigen dem Beispiel nach Fig. 1 analogen Ausführungsbeispiel ist anstelle eines Spannkorbes ein Paket von Spannscheiben 39 vorgesehen. Dieses Paket aus konischen, elastisch deformierbaren Spannscheiben 39 ist in einer abgesetzten Zylinderbohrung 33 des an der Kopf scheibe 10a des Abtriebkolbens 10 befestigten Kupplungsgehäuses 11 angeordnet und umschliesst den bei montierter Einheit 1 diese Bohrung durchsetzenden Schneckenschaft 21. Auf einem über den Spannscheibenpaket liegenden Druckring 38 ist ein Kupplungskolben 36 abgestützt, der mit seiner Kopfpartie in einer erweiterten Zylinderkammer 32 des Kupplungsgehäuses 11 geführt ist.
Diese Kopfpartie des Kupplungskolbens 36 ist einerseits durch eine an der Kopfscheibe lOa des Abtriebkolbens 10 abgestützte Feder 37 belastet, während der auf der andern Kopfpartie liegende Zylinderraum über mit dem Kanal 15 in Verbindung stehende Querkanäle 15a in einem Verlängerungszapfen des Abtriebkolbens 10 und im Kupplungskolben 36 mit der Druckmediumquelle in Verbindung steht. Auch hier ist analog dem vorangehend beschriebenen Beispiel ein federbelasteter, durch Druckmedium über die Leitung 24 ausser Wirkungslage drückbarer Arretierbolzen 23 im Eingriff mit einer Umfangsnut 22 des Schnekkenschaftes 21.
Bei ausser Wirkungslage gedrücktem Arretierbolzen 23 und vom Druckmedium entlastetem Kupplungskolben 36 sind die Spannscheiben 39 durch Wirkung der Feder 37 im Sinne des Flachpressens so belastet, dass sie zwischen Kupplungsgehäuse 11 und Schneckenschaft 21 eine kraftschlüssige Klemmverbindung herstellen, die sowohl achsiale Zugkräfte als auch ein Drehmoment vom Abtriebkolben 10 auf die Schnecke 3 zu übertragen gestattet. Zum Lösen dieser Kupplung genügt eine Druckmediumbelastung des Kupplungskolbens 36 (entgegen der Wirkung der Feder 37), um die Klemmwirkung der Spannscheiben 39 aufzuheben; nun kann bei eingerastetem Arretierbolzen 23 und nach Lösen der Einspannungsorgane (bei 2a angedeutet) der Plastifiziereinheit 1 der Schneckenschaft 21 durch achsiales Verschieben der Einheit aus dem Kupplungsgehäuse 11 ausgefahren werden. Der Kupplungsvorgang erfolgt auch hier in umgekehrter Reihenfolge der genannten Schritte. Das zum Ein-und Auskuppeln erforderliche hydraulische Ent- und Belasten sowohl des Arretierbolzens 23 als auch des Kupplungskolbens 36 lässt sich ohne weiteres durch entsprechende Steuerung automatisieren, was auch hier den vollautomatischen Wechsel der Plastifiziereinheit ermöglicht.
Während bei den vorangehend beschriebenen Beispielen der Kraftschluss sowohl für die Achsialkraftübertragung als auch für die Drehmomentübertragung durch ein- und dasselbe Federmittel (7 bzw. 37) mit zugeordnetem Spannelement (19 bzw.
39) erzeugt wird, bewirken beim Beispiel nach Fig. 3 diese Federmittel mit zugeordnetem Spannelement nur den zur Achsi alkraftübertragung erforderlichen Kraftschluss, während zur Drehmomentübertragung ein sogenannter Freilauf vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsart ist im (aus Herstellungsgründen mehrteiligen) Kupplungsgehäuse 11 eine mit einer inneren Konusnabe lla des Gehäuses zusammenwirkende Spannzange 59 vorgesehen, die durch einen Blechring 58 mit dem Kupplungskolben 59 verbunden ist. Der Kupplungskolben 59 ist einerseits durch eine an der Kopfscheibe 10a des Abtriebkolbens 10 abgestützte Feder 37 und anderseits durch über den Kanal 15 und einen Verbindungskanal 15a dem Zylinderraum 52 im Gehäuse 11 zuführbares Druckmedium belastbar. Achsial getrennt von der Spannzange 59 ist im Kupplungsgehäuse 11 ein am Schneckenschaft 21 angreifender Freilauf 60 angeordnet.
Dieser an sich bekannte Freilauf besteht üblicherweise aus einem mit dem Schneckenschaft 21 drehverbundenen (aber achsial relativ beweglichen) Innenring und einem am Kupplungsgehäuse 11 fixierten Aussenring, wobei in Keilausnehmungen des Innenringes liegende federbelastete Kugeln beim entsprechenden Drehen des Schneckenschaftes und somit des Innenrings durch Auflaufen auf Keilflächen des Innenrings die beiden Ringe und somit Schneckenschaft und Kupplungsgehäuse durch Kraftschluss drehfest miteinander verbinden. Auch bei diesem Beispiel ist die Kupplungsvorrichtung bei eingesetzter Plastifiziereinheit 1 zwangsläufig eingerückt, wobei die über den Kupplungskolben 56 federbelastete und mit der Konusnabe lla zusammenwirkende Spannzange 59 den Achsialkräfte übertragenden Kraftschluss bewirkt, der durch Druckmediumbelastung des Kupplungskolbens 56 gelöst werden kann, während der Freilauf 60 den das Drehmoment übertragenden Kraftschluss zwischen Schneckenschaft und Kupplungsgehäuse bewirkt; da dieser letztgenannte Kraftschluss nur in Drehrichtung wirkt, braucht er zum achsialen Trennen des Schneckenschaftes 21 vom Abtriebkolben 15 nicht speziell gelöst zu werden.
Auch beim Beispiel nach Fig. 4 sind die zur Achsialkraftübertragung einerseits und zur Drehmomentübertragung anderseits vorgesehenen Mittel der Kupplungsvorrichtung soneinander getrennt, Auch hier ist analog dem dritten Beispiel zur Drehmomentübertragung zwischen Kupplungsgehäuse 11 und Schnekkenschaft 21 ein nur in Umfangsrichtung, nicht aber in Achsial richtung, Kraftschluss erzeugender Freilauf 60 vorgesehen.
Im Zylinderraum 72 des Kupplungsgehäuses 11, der über den Kanal 15 im Abtriebkolben 10 mit der Druckmediumquelle in Verbindung steht, ist ein innen doppelt abgesetzter, mit Auflauframpe 76a versehener Kupplungskolben 76 geführt, der durch eine Feder 77 belastet ist. Der bei eingesetzter Plastifiziereinheit 1 in das Kupplungsgehäuse 11 ragende Schnekkenschaft 21 ist im Bereich seiner Endpartie, die in eine Ausnehmung des Verlängerungszapfens der Kopfscheibe lOa des Abtriebkolbens 10 ragt, mit einer Ringnut 70 versehen, mit welcher im Kupplungskolben 76 liegende Spannkugeln 79 zusammenwirken. In Kupplungslage drückt die Feder 77 den Kupplungskolben 76 mit seiner engeren Bohrungspartie über die Kugeln 79, sodass diese am Austreten aus der Ringnut 70 gehindert sind. Dadurch ist zwischen Kupplungsgehäuse 11 bzw. dem Kupp.
lungskolben 76 und dem Schneckenschaft 21 eine formschlüssige Achsialverbindung geschaffen, so dass vom mit dem Abtriebkolben 10 verbundenen Kupplungsgehäuse 11 achsiale Zugkräfte auf de Schnecke 3 übertragen werden können. Durch Druckmediumbelastung des Kupplungskolbens 76 entgegen der Wirkung der Feder 77 gelangt die im Anschluss an die Rampe 76a er-weitexte Bohrungspartie des Kupplungskolbens in den Bereich der Ringnut 70 des Schneckenschaftes 21, was ein Austreten der Kugeln 79 aus der Ringnut 70 ermöglicht. Der Formschluss zwischen Kupplungsgehäuse 11 und Schneckenschaft 21 ist damit aufgehoben und die Plastifiziereinheit 1 kann nach Ausrasten des Arretierbolzens 23 achsial ausser Eingriff mit der Kupplungsvorrichtung gebracht werden.
In allen beschriebenen Beispielen ist somit bei eingebauter Einheit die Kupplungsvorrichtung zwangsläufig aktiviert, d.h.
die eingesetzten Federmittel stellen selbsttätig den zur Achsialkraft- und Drehmomentübertragung erforderlichen Kraft-bzw. Formschluss her, während zum Ausrücken der Kupplung in einfacher Weise steuerbares Druckmedium dient. Die steuerbare Druckmediumbelastung ist somit ohne weiteres in die Steuerung des automatisch durchführbaren Entnehmens und Einsetzens der Plastifiziereinheit aus der bzw. in die Spritzgiessmaschine integrierbar, sodass der ganze Auswechselvorgang automatisiert werden kann.

Claims

PATENTANSPRUECHE e Kupplungsvorrichtung zur zurlösbaren Antriebsverbindung der maschinenseitigen Antriebsvorrichtung mit der dreh-und achsialbewegbaren Schnecke der auswechselbaren Plastifiziereinheit einer Spritzgiessmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des mindestens achsiale Zugkräfte zwischen einem antriebsseitigen Kupplungsteil und dem dazu koaxialen Schneckenschaft übertragenden Kraft- oder Formschlusses Federmittel vorgesehen sind, die zur Aufhebung des Kraft- oder Formschlusses hydraulisch ausser Wirkung bringbar sind.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Federmittel (17, 37, 57, 77) einen Kupplungskolben (16, 36, 56, 76) beaufschlagen, der in einem mit dem Abtriebkolben (10) der Antriebsvorrichtung (6) fest verbundenen Kupplungsgehäuse (11) geführt ist, und der seinerseits ein den Kraft- oder Formschluss mit dem Schneckenschaft (21) bewirkendes Spannelement (19, 39, 59, 79) betätigt.
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (19, 39) über den federbelasteten Kupplungskolben (16, 36) zwischen Kupplungsgehäuse (11) und Schneckenschaft (21) einen Kraftschluss erzeugt, der sowohl Achsialkräfte als auch Drehmomente zu übertragen vermag.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement ein zwischen einer Kopfpartie (20) des Schneckenschaftes (21) und einer Innenwand des Kupplungsgehäuses (11) liegender Spannkorb (19) ist, dessen Boden über einen koaxialen Mitnehmerbolzen (18) mit dem Kupplungskolben (16) verbunden ist.
5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement ein den Schneckenschaft (21) umschliessendes konisches Spannscheibenpaket (39) ist, das über einen Druckring (38) durch den federbelasteten Kupplungskolben (36) achsial belastet ist.
6. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (59, 79) über den federbelasteten Kupplungskolben (56, 76) den zur Uebertragung von Achsialkräften erforderlichen Kraft- oder Formschluss bewirkt, während zur Erzeugung des zur Drehmomentübertragung erforderlichen Kraftschlusses ein zwischen Schneckenschaft (21) und Kupplungsgehäuse (11) angeordneter Freilauf (60) vorgesehen ist.
7. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement eine mit dem Kupplungskolben (56) achsial verbundene, den Schneckenschaft (21) übergreifende Spannzange t59) ist, die im Zusammenwirken mit einer Konusnabe (lla) des Kupplungsgehäuses (11)über den federbelasteten Kupplungskolben (56) den zur Achsialkraftübertragung erforderlichen Kraftschluss erzeugt.
8. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement ein mit einer Ringnut (70) des Schneckenschaftes (21) zusammenwirkender Kranz von Spannkugeln (79) ist, die in Kupplungslage des federbelasteten Kupplungskolbens (76) im Bereich einer verengten Bohrung des letzteren liegen und so durch Formschluss Schneckenschaft (21) und Schneckengehäuse (11) achsial verbinden, während bei ausgerückter Kupplung die Spannkugeln (79) im Bereich einer Bohrungserweiterung des Kupplungskolbens (76) liegen und so unter Aufhebung des Formschlusses radial ausser Eingriff mit der Ringnut (70) des Schneckenschaftes (21) bringbar sind.
9. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskolben (16, 36, 56, 76) entgegen der Wirkung der Federmittel (17, 37, 57, 77) über einen im Abtriebkolben (10) der Antriebsvorrichtung (6) vorgesehenen Kanal (15) mit Druckmedium beaufschlagbar ist.
10. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks vorübergehender achsialer Fixierung der Schnecke (3) beim Ein- und Ausbau der Plastifiziereinheit (1) ein federbelasteter, in eine Umfangsnut (22) des Schneckenschaftes (21) eingreifender Arretierbolzen (23) vorgesehen ist, der bei eingerückter Kupplung zwecks Achsialverschiebung der Schnecke (3) hydraulisch ausser Wirkungslage bringbar ist.