專利名稱：用于打開和關閉模具以及在模具上施加封閉力的直線驅(qū)動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1前序部分所述用于模具，尤其塑料成型機半模，打開和關閉以及在其上施加封閉力的直線驅(qū)動裝置。
由歐洲專利申請EP0976521A1已知一種用于壓鑄機模具夾緊板的閉合裝置。此壓鑄機有一塊位置固定的模具夾緊板以及一塊可移動的模具夾緊板，在它們互相面對的側(cè)面上分別壓緊模具的一半。位置固定的模具夾緊板通過四根設在假想的四邊形的角內(nèi)的橫桿與同樣位置固定的夾板連接?？蛇\動的模具夾緊板在其背對模具夾緊面的那一側(cè)固定一頂桿，它朝位置固定的夾板方向以及穿過此夾板延伸。為了使可運動的模具夾緊板沿橫桿運動，亦即為了打開和關閉模具，設一電動機驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置作用在頂桿上。在模具關閉后，在半模上施加封閉力通過同樣作用在頂桿上的液壓活塞/缸單元實現(xiàn)。
電動機驅(qū)動裝置設計為絲杠驅(qū)動裝置。為此，頂桿設計為具有用于絲杠的內(nèi)螺紋的空心軸。
活塞/缸單元有一環(huán)形活塞，絲杠通過它導引，以及環(huán)形活塞可通過一個用于施加封閉力的離合器與頂桿的外側(cè)連接。環(huán)形活塞在一個同樣設計為環(huán)形的和處于夾板內(nèi)的缸腔內(nèi)導引并相應地基本上能平行于頂桿運動。為了在完成壓鑄過程后也能脫開半模，活塞/缸單元設計為雙向作用的。
在活塞/缸單元與頂桿外圓周面之間的接合通過頂桿圓周面上的外齒和環(huán)形活塞孔內(nèi)圓周面上相應設計的內(nèi)齒進行。沿周向看，內(nèi)齒和外齒多次和沿圓周均勻分布地被平行于頂桿縱向長度延伸的槽間斷。因此可通過活塞/缸單元的活塞在缸腔內(nèi)部旋轉(zhuǎn)使內(nèi)齒的齒與外齒的齒進入嚙合，以及通過反轉(zhuǎn)使內(nèi)齒或外齒的齒置于內(nèi)齒或外齒相關的槽內(nèi)，從而使頂桿與活塞脫開。為實施離合過程所需要的旋轉(zhuǎn)運動，設另一個液壓的活塞/缸單元或一個伺服馬達。
盡管由此歐洲專利申請已知壓鑄機可運動的模具夾緊板頂桿組合式的液壓及電動機驅(qū)動裝置，但是制有分別具有沿頂桿縱向延伸的槽的內(nèi)齒或外齒的離合器的設計，其結(jié)合或脫開只能在絲杠規(guī)定的不連續(xù)的移出位置或旋轉(zhuǎn)位置下完成。由此要求模具的關閉運動根據(jù)絲杠的位置終止，然后才有可能將內(nèi)齒嚙合在外齒內(nèi)。接著必須首先借助活塞/缸驅(qū)動裝置進行兩個模具其余的封閉運動。這就不利地導致增大所需要的活塞/缸單元的行程并因而增加所需要的油容積。
此外由EP0381107B1已知一種閉合裝置，其中，可運動的模具夾緊板的打開和關閉運動借助滾珠絲杠傳動裝置實施，它安裝在做成絲杠的橫桿端部，模具夾緊板與橫桿連接。在這里，封閉壓力由設在模具夾緊板內(nèi)的液壓的活塞/缸單元產(chǎn)生，以及封閉壓力要通過設在橫桿端部的滾珠絲杠傳動裝置支承?；谙铝惺聦嵕薮蟮姆忾]力的支承始終要通過滾珠絲杠傳動裝置的滾珠并因而通過滾珠與螺紋槽之間幾乎僅點狀的接觸面進行，所以滾珠絲杠傳動裝置受到巨大的載荷。因此，在小負荷時用于實施快速調(diào)整運動業(yè)已證實為可靠的滾珠絲杠傳動裝置，不太適合在靜負荷狀態(tài)下承受壓鑄機極高的封閉力。
本發(fā)明的目的是制造一種用于打開和關閉模具，尤其塑料成型機半模的直線驅(qū)動裝置，它允許快速打開和關閉模具以及能在模具上能量優(yōu)化地施加封閉力。
此目的通過具有權利要求1特征的用于模具，尤其塑料成型機半模，打開和關閉以及在其上施加封閉力的直線驅(qū)動裝置達到。在權利要求2至28中說明本發(fā)明有利的設計。
按本發(fā)明，用于模具，尤其塑料成型機半模，打開和關閉以及在其上施加封閉力的直線驅(qū)動裝置，包括一個作用在模具上的絲杠傳動裝置、一個第一絲杠螺母用于打開和關閉模具、一根絲杠和一個作用在模具上的用于施加封閉力的活塞/缸單元，在此裝置內(nèi)通過為活塞/缸單元配設第二絲杠螺母，使得與用于打開和關閉模具所需要的力相比相當大的封閉力不引入第一絲杠螺母，并因而使第一絲杠螺母能最佳地適應針對打開和關閉模具的需要。通過為在借助絲杠驅(qū)動裝置完成模具關閉運動后傳遞封閉力而采用第二絲杠螺母，可在絲杠的任意位置和不只是在不連續(xù)的絲杠位置下才接合活塞/缸單元。因此活塞/缸單元的行程可以最小化以及循環(huán)需用的壓力介質(zhì)量相應地減到最少的程度。
特別有利的是，在模具通過第一絲杠螺母打開和關閉期間，第二絲杠螺母力很小地，優(yōu)選無載運轉(zhuǎn)地，沿絲杠隨同運動，并因而可在絲杠上保持與第一絲杠螺母及位置固定的活塞/缸單元相鄰。為此，絲杠有用于第二絲杠螺母的螺線，它的螺紋槽比第二絲杠螺母的螺紋齒的寬度寬。優(yōu)選地，絲杠按頂桿的方式與模具亦即與其模具夾緊板固定連接，因此只有絲杠螺母是旋轉(zhuǎn)的和要驅(qū)動的零件。
若將絲杠設計成兩頭的以及除用于第二絲杠螺母的螺線外還有另一個用于第二絲杠螺母的螺線，則此直線驅(qū)動裝置的結(jié)構特別簡單和緊湊。有利地，第一絲杠螺母和附屬的螺紋設計為滾珠螺紋傳動裝置，而第二絲杠螺母和附屬的螺線設計為方螺紋傳動裝置，優(yōu)選地設計為梯形螺紋傳動裝置。滾珠螺紋傳動裝置的特征是高的低噪聲和低損失的工作速度、低的摩擦阻力以及高的定位精度。方螺紋傳動裝置有利地是自鎖的，因此有助于保持封閉力。
按在結(jié)構上特別緊湊的方式，活塞/缸單元基本上由活塞和在外殼內(nèi)的缸腔組成，以及，環(huán)形的活塞有一套筒狀壓柱，絲杠穿過它延伸。與套筒狀壓柱相鄰，第二絲杠螺母通過滾動軸承支承在一個設在外殼上的套筒狀延伸段內(nèi)。在這里，第二絲杠螺母為了將封閉力以壓柱傳到絲杠，設計成可沿絲杠的縱向移動。
為了特別方便地將扭矩從第二絲杠螺母傳遞給第一絲杠螺母，第一絲杠螺母在絲杠上有一小的距離地裝在第二絲杠螺母旁以及它們通過傳動元件互相連接。在這里，第二絲杠螺母可沿絲杠縱向相對于第一絲杠螺母移動，以便在操縱活塞/缸單元和由此導致的第二絲杠螺母移動時使第一絲杠螺母與封閉力脫開。
按結(jié)構上簡單的方式，傳動元件設計為銷子，其中每一個以其端部插入第一絲杠螺母和第二絲杠螺母互相面對的端面內(nèi)的孔中。這些孔的深度和銷子的長度選擇為，如上面所述，使第二絲杠螺母可沿絲杠縱向相對于第一絲杠螺母移動。
有利地，第一絲杠螺母通過彈性元件支承在第二絲杠螺母上，因此可避免因封閉力造成滾珠螺紋傳動裝置過載。彈性元件有利地設計為盤形彈簧并因而節(jié)省空間，以及將它裝在第一絲杠螺母和第二絲杠螺母之間。
第二絲杠螺母并因而第一絲杠螺母用于打開和關閉模具的驅(qū)動，通過一個設在第二絲杠螺母端面的齒輪進行，齒輪本身通過皮帶傳動。
優(yōu)選地，活塞/缸單元可液壓推動。
在直線驅(qū)動裝置按本發(fā)明的觀點看為獨立的另一種實施形式中，絲杠設計為空心軸，第一絲杠螺母旋轉(zhuǎn)固定地裝在絲杠的一端。還設另一根絲杠用于打開和關閉模具，它通過第一絲杠螺母伸入絲杠內(nèi)。將絲杠設計為空心軸是有利的，以便提高能傳遞的彎曲力。為了使第二絲杠螺母在通過另一根絲杠打開和關閉模具期間能沿第一絲杠運動并能將扭矩從被驅(qū)動的第二絲杠螺母傳到另一根軸，此另一根絲杠通過一根與之平行的軸和皮帶傳動裝置與第二絲杠螺母連接。
采用本發(fā)明還具有的優(yōu)點是，在由滾珠絲杠傳動裝置實施的關閉過程結(jié)束后以及通過封閉裝置引入封閉力時，第一絲杠螺母的反轉(zhuǎn)不是通過要單獨控制和不連續(xù)的控制間隔規(guī)定的齒座制動器進行，而是在封閉力有效作用時自動完成的，在這種情況下如在壓鑄機投入運行時產(chǎn)生的封閉裝置因溫度引起的變形不起什么作用。
優(yōu)選地，保證通過長的線接觸將力從絲杠傳到第二絲杠螺母的嚙合裝置由螺旋構成，所以力的傳遞不再通過一個個點狀的滾珠支承面，而是通過多次沿螺旋圓周延伸的線支承面進行。
下面借助附圖表示的實施例詳細說明本發(fā)明。其中

圖1直線驅(qū)動裝置第一種實施形式示意剖面圖；圖2圖1中直線驅(qū)動裝置兩個彼此相鄰的絲杠螺母區(qū)域局部放大；圖3直線驅(qū)動裝置第二實施形式示意透視圖4壓鑄機封閉裝置原理圖，包括一個按本發(fā)明的按另一種實施形式的直線驅(qū)動裝置；圖5用放大的尺寸比例表示圖4中用A和B表示的部分區(qū)域半剖面，包括在實施打開運動時的絲杠傳動裝置；圖5a圖5中的局部D詳圖；圖6按圖5的視圖，包括在實施關閉運動時的絲杠傳動裝置；圖6a圖6中的局部D詳圖；圖7按圖5的視圖，包括在施加封閉壓力時的絲杠傳動裝置和封閉壓力裝置；圖7a圖7中的局部詳圖；以及圖8按圖5a、6a和7a的嚙合裝置另一種設計，有形式上為梯形螺紋的螺線型面。
圖1表示設計為壓鑄機的塑料成型機直線驅(qū)動裝置101示意橫剖面圖。直線驅(qū)動裝置101有一絲杠102，絲杠102表示了其中一段以及它的左端按壓柱的功能與圖中未表示的壓鑄機模具夾緊板固定連接，在其相對側(cè)上壓緊了模具的一半。因此，壓鑄機設計為所謂三板機。壓鑄機原則上也可設計為所謂兩板機，其中絲杠在關閉位置受拉載荷。
絲杠102設計為兩頭的，因此相應地在其外圓周面上制有第一螺線103和第二螺線104。第一螺線103設計為螺旋狀繞絲杠102循環(huán)的工作面，用于滾珠螺紋傳動裝置的滾珠105和一個設計為滾珠螺紋螺母的絲杠螺母106。由第一螺線103、滾珠105和第一絲杠螺母106構成的滾珠螺紋傳動裝置，用于沿絲杠102縱向L快速運動絲杠102，并因而用于與半模的封閉力相比只需要較小的軸向力地打開和關閉模具。
第二螺線104設計為梯形螺紋，第二絲杠螺母108的齒107嚙合在其螺紋槽內(nèi)。采用絲杠2這種兩頭的設計，兩條螺紋103、104有比較大的螺距。絲杠螺母108循環(huán)的螺紋齒107的寬度與標準梯形螺紋不同設計為有較小的寬度，所以沿絲杠102的縱向L看，在絲杠102螺紋槽側(cè)面與第二絲杠螺母108的齒107之間總是存在一個間隙S(見圖2)。間隙S在齒107的每一側(cè)約為2/10至10/10mm，尤其5/10mm。因此在絲杠通過第一絲杠螺母106快速移動時，第二絲杠螺母108與絲杠102第二螺線104的螺紋槽不接觸。
第二絲杠螺母108在其外圓周面通過一對滾動軸承110，優(yōu)選地通過一排徑向止推滾珠軸承，支承在外殼112套筒狀延伸段111的內(nèi)側(cè)上。外殼112為了傳遞為打開和關閉模具使絲杠102快速移動的運動力以及通過絲杠102施加在圖中未表示的模具上的封閉力，與塑料成型機的一個圖中同樣未表示的機架連接。兩個滾動軸承110在其內(nèi)和外環(huán)10i和10a的區(qū)域內(nèi)借助與絲杠102同心地設置的環(huán)109彼此隔開間距和相互支承。
滾動軸承110的外環(huán)110a通過襯套123裝在外殼112的延伸段111內(nèi)。右邊的滾動軸承110的外環(huán)110a支承在襯套123的臺階123a上。處于相對位置的左滾動軸承110的外環(huán)110a通過卡圈124支承在襯套123上。襯套123可沿絲杠102的縱向L在外殼112的延伸段111內(nèi)從一個設在延伸段111面朝外殼112的那一端的止擋125向另一個彈性元件126移動。設計為盤形彈簧的彈性元件126一側(cè)支承在襯套123背對外殼112的端側(cè)上，以及另一側(cè)支承在另一個止擋127上，止擋127是環(huán)形的以及裝在延伸段111的開口端處。
右滾動軸承110的內(nèi)環(huán)110i支承在第二絲杠螺母108的臺階108c上。在相對側(cè)，左滾動軸承110的內(nèi)環(huán)110i支承在定距環(huán)128上，定距環(huán)128與第二絲杠螺母108端面108b毗鄰地裝在絲杠102上。
外殼112在延伸段111旁基本上由活塞/缸單元113組成，它包括一環(huán)形活塞114和一個相應地設計為環(huán)形的缸腔115。環(huán)形活塞114通過其內(nèi)孔與套筒狀壓柱116連接，絲杠102穿過它導引以及壓柱116的內(nèi)圓周面與絲杠102外圓周面之間有間隙。套筒狀壓柱116的外圓周面相對于缸115圓形孔的內(nèi)圓周面密封，通過缸115加壓可沿絲杠102縱向L并因而朝第二絲杠螺母108的側(cè)向端面108a移動。
為了快速移動，在第二絲杠螺母108與壓柱116相對的那個端面108b處設一同心于第二絲杠螺母108定向的齒輪117，它通過皮帶118與圖中未表示的電動機連接。
尤其由表示圖1中彼此相鄰的絲杠螺母106和108所在區(qū)域局部放大圖的圖2可見，在齒輪117或第二絲杠螺母108與間距約1cm裝在絲杠102上的第一絲杠螺母106之間，設傳動元件119，用于旋轉(zhuǎn)剛性地將施加在齒輪117或第二絲杠螺母108上的扭矩傳遞給第一絲杠螺母106。傳動元件119設計為銷子，它們插塞在第一絲杠螺母106面朝第二絲杠螺母108的那個端面106a上的相應的孔120內(nèi)，以及以其自由端插入制在第二絲杠螺母108端面108b上的另一些孔121內(nèi)，其中，這些孔121的深度選擇為，使第一絲杠螺母106可沿縱向L運動以減小與第二絲杠螺母108的間距a。間距a由間隙S和彈性元件122的結(jié)構寬度決定。
此外，在傳動元件119的區(qū)域內(nèi)在第一絲杠螺母106與齒輪117或第二絲杠螺母108之間設彈性元件122，它優(yōu)選地設計為盤形彈簧。借助彈性元件122，一方面使第一絲杠螺母106在快速移動時支承在第二絲杠螺母108上并通過它支承在外殼112上，以及另一方面在施加封閉力時使第二絲杠螺母108的移動運動與第一絲杠螺母106脫開。
下面借助說明壓鑄機模具閉合過程詳細闡述本發(fā)明的工作方式。從半模處于打開狀態(tài)出發(fā)，首先需要快速移動以關閉模具。為此，圖中未表示的電動機投入運行，它通過皮帶118驅(qū)動齒輪117。因此，與第二絲杠螺母108固定連接的齒輪117，一方面?zhèn)鲃油ㄟ^滾動軸承110支承在外殼112延伸段111內(nèi)的第二絲杠螺母108，以及另一方面也通過銷子狀傳動元件119傳動第一絲杠螺母106。因此左旋的第一絲杠螺母沿絲杠102縱向L通過彈性元件122支承在絲杠螺母108的端面108b上。第二絲杠螺母108將此支承力通過滾動軸承110、襯套123、外殼112的止擋125傳給外殼112，并因而傳到機架上。因此，通過沿絲杠102縱向L看左向旋轉(zhuǎn)的第一絲杠螺母106，將為了絲杠102快速移動所需要的力經(jīng)滾珠105傳到絲杠102第一螺線103上，由此使絲杠102沿其縱向直線地向右運動。此借助于絲杠102第一絲杠螺母106的傳動一直繼續(xù)，直到半模互相輕輕地進入接觸或直到此時刻之前為止。此時停止通過皮帶118驅(qū)動。
然后，用于壓緊半模和必要時為了最終閉合兩個半模所需要的封閉力通過活塞/缸單元113施加。通過右缸腔115a加入壓力油，活塞114和與之連接的壓柱116向右運動，以及壓柱116的右自由端面通過定距環(huán)128與第二絲杠螺母108的右端面108a接觸，并使此軸向可移動地裝在延伸段111內(nèi)的第二絲杠螺母108與滾動軸承110和襯套123一起，沿絲杠102縱向向右并因而在外殼112套筒狀延伸段111的內(nèi)部移動。
由此，首先消除了在第二螺線104的螺紋槽側(cè)面與第二絲杠螺母108螺紋齒107之間的間隙S，接著為了增大在半模之間的封閉力將絲杠102進一步沿縱向L通過活塞114加壓。在這里，力流通過環(huán)形活塞114、通過其中央的套筒狀壓柱116，它的通過定距環(huán)128貼靠在第二絲杠螺母106右端面106a上的端面116a、第二絲杠螺母108的螺紋齒104，延伸到絲杠102第二螺線104的螺紋槽上，并由此最終朝半模的方向經(jīng)過絲杠102。在這里，在第二絲杠螺母108與絲杠102第二螺線104之間的自鎖被利用于保持封閉壓力。
在增大封閉壓力的過程中，第二絲杠螺母108沿絲杠102縱向L相對于第一絲杠螺母106運動，但第一絲杠螺母106沒有用封閉力加載，因為設在絲杠螺母106和108的端面106b和108a之間的傳動元件沿縱向L有間隙?；钊?缸單元113的總行程由間隙S和機架的彈性決定，并因而按經(jīng)驗約為20至30mm。
為了降低封閉壓力，活塞114卸載，以及在第二絲杠螺母108與絲杠102第二螺線104之間的自鎖式連接通過起動圖中未表示的電動機和借助皮帶118與電動機連接的齒輪117取消。可沿絲杠102縱向L相對于第二絲杠螺母108軸向運動的第一絲杠螺母106這時支承在一個設在齒輪117上的環(huán)形止擋129上。
彈性元件122設計為，使它大約在為使絲杠102沿縱向L運動的快速行程所需軸向力的1.5倍時變形。
圖3表示按另一種實施形式的直線驅(qū)動裝置101示意透視圖。有關活塞/缸單元113和第二絲杠螺母108，此實施形式與上面已說明的一致，所以可以參見其說明。相同的部分采有同樣的符號。在此實施形式中，絲杠102有利地設計為空心軸，以便增加能傳遞的彎曲力。在這里，第一螺線103設在插入空心絲杠的第二根絲杠130上，因為基于為快速移動需要的力較小，所以有較小的絲杠直徑就夠了。因此第一絲杠102只制有第二螺線104。在此具有獨立發(fā)明意義的方案中，第一絲杠螺母106固定地裝在空心絲杠102背對模具夾緊板131的那一端上。因此，為了在被驅(qū)動的第二絲杠螺母108與第二絲杠之間的傳扭連接，設一平行于絲杠102、130延伸的軸132。軸132在其端部區(qū)通過由皮帶輪133和皮帶134組成的皮帶傳動裝置，一方面與在第二絲杠螺母108上的齒輪117連接以及另一方面與另一絲杠130背對絲杠102的端部連接。另一絲杠130在背對外殼112的那一端通過支架135支承，支架135與外殼112連接。此外，在絲杠130的另一端設軸承136，另一絲杠130通過它附加地支承在空心絲杠102內(nèi)。
在此實施例中，絲杠102、130的螺距可選擇為不同的，因為這種差異可以通過皮帶傳動裝置的傳動比補償。
盡管借助一種所謂的三板機說明了本發(fā)明，但這種直線驅(qū)動裝置也可以用于所謂的兩板機，其中，它不是作為壓柱而是作為受拉件工作。在這種使用情況下，通常在位置固定的模具夾緊板與可運動的模具夾緊板之間，在一個假想的四邊形的角點內(nèi)設四根絲杠。由此有可能將被驅(qū)動的絲杠螺母以及活塞/缸單元設在固定的或可運動的模具夾緊板上。也還有可能將雙絲杠部件與活塞/缸單元在地點上隔開，也就是說，例如活塞/缸單元設在固定的板上，而雙絲杠部件設在可運動的板上。此時封閉力通過第二絲杠螺母的絲杠供入。
在雙板封閉裝置中直線驅(qū)動裝置的一種實施形式在下面借助圖4-9說明。
按圖4的壓鑄機的封閉裝置包括一塊與機架1固定連接的固定不動的模具夾緊板2和一塊可移動地支承在機架1上的可運動的模具夾緊板3。模具夾緊板2和3通過四根橫桿4和5互相連接，在按圖4的視圖中只能看到其中在前面的兩根橫桿。橫桿4、5設在固定的模具夾緊板2中的端部有活塞6、7，活塞旋轉(zhuǎn)固定地裝在處于固定的模具夾緊板2內(nèi)部的缸腔8、9中。設在此位置固定的模具夾緊板2內(nèi)的液壓式活塞/缸單元意味著是用于產(chǎn)生封閉力SK的封閉力裝置?；钊?、7將缸腔8、9分成封閉側(cè)缸腔8.1、9.1和打開側(cè)缸腔8.2、9.2，在這里，通過圖中未表示的液壓設備的液壓管10、11向封閉側(cè)缸腔8.1和9.1供入液壓介質(zhì)，可在橫桿4、5內(nèi)產(chǎn)生封閉力SK。
模具夾緊板2、3支承著半模2.1和3.1。運動的模具夾緊板3用實線表示其處于打開位置，以及用點劃線表示其處于封閉位置，此時半模2.1、3.1處于接觸狀態(tài)。
在橫桿4、5背對位置固定的模具夾緊板2的端部，它們設計為絲杠4.1、5.1以及穿過運動的模具夾緊板3延伸，其中在從運動的模具夾緊板3伸出的端部安裝絲杠傳動裝置12、13，它們可由固定在運動的模具夾緊板3上的電動機15通過齒形皮帶14驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
圖5用半剖面表示具有絲杠傳動裝置12的絲杠4.1、齒形皮帶14、可運動的模具夾緊板3、固定的模具夾緊板2、橫桿4、活塞6以及封閉側(cè)缸腔8.1、打開側(cè)缸腔8.2、以及液壓管10。
絲杠傳動裝置12主要包括一個裝在絲杠4.1上的第一絲杠螺母16(下面簡稱“絲杠螺母”)、一個與齒形皮帶14處于嚙合狀態(tài)的第二絲杠螺母17(下面稱為“旋轉(zhuǎn)套筒17”)，旋轉(zhuǎn)套筒17在運動的模具夾緊板3內(nèi)借助軸承18和19的支承裝置，在絲杠螺母16與旋轉(zhuǎn)套筒17之間起作用的第一彈簧裝置20、在軸承18、19的外部軸承支承裝置與運動的模具夾緊板3之間起作用的第二彈簧裝置21，各一個固定在運動的模具夾緊板3和旋轉(zhuǎn)套筒17上的形式上為制動環(huán)22和23的力鎖合連接件，它們制有錐形的摩擦力鎖合連接面22.1和23.1、以及在旋轉(zhuǎn)套筒17與絲杠4.1之間可力鎖合地接合的形式上為螺旋24或形式上為螺線型面25(圖8中的梯形螺紋)的嚙合裝置。
絲杠螺母16和絲杠4.1有螺紋槽，滾珠26在螺紋槽內(nèi)滾動。絲杠4.1的螺紋槽4.2可以是單線或多線的，以及有在它們之間的槽27，用于旋轉(zhuǎn)套筒17的嚙合裝置。滾珠26在絲杠螺母16和絲杠4.1的螺紋槽內(nèi)基本上無間隙地滾動，所以絲杠螺母16相對于旋轉(zhuǎn)固定的絲杠4.1的轉(zhuǎn)動始終準確地具有絲杠螺母16的一種軸向調(diào)整運動地進行。
旋轉(zhuǎn)套筒17與絲杠螺母16旋轉(zhuǎn)固定地接合，以及在由絲杠傳動裝置12實施的打開和關閉運動期間也沿軸向相對于絲杠螺母16無間隙地保持在固定的位置。為做到這一點，旋轉(zhuǎn)套筒17在左側(cè)通過固定止擋以及在右側(cè)借助第一彈簧裝置20支承在絲杠螺母16上，第一彈簧裝置20在實施打開和關閉運動時保持不壓縮。
旋轉(zhuǎn)套筒17相對于絲杠螺母16沿軸向按這樣的方式調(diào)整，即，使得保持在旋轉(zhuǎn)套筒17內(nèi)的螺旋24在絲杠4.1的槽27內(nèi)保持完全不接觸，例如與槽27的兩個側(cè)面分別有一間隙0.5mm(見圖5a)。這種不接觸性可保證將絲杠螺母16沿軸向的調(diào)整運動通過旋轉(zhuǎn)套筒17在沒有明顯的旋轉(zhuǎn)阻力的情況下傳到運動的模具夾緊板3上。
旋轉(zhuǎn)套筒17相對于絲杠螺母16的軸向調(diào)整借助下列裝置和措施進行旋轉(zhuǎn)套筒17首先按這樣的方式相對于絲杠螺母16旋轉(zhuǎn)，即，使保持在旋轉(zhuǎn)套筒17內(nèi)的螺旋24與絲杠4.1槽27的右側(cè)貼靠。接著旋轉(zhuǎn)套筒17相對于絲杠螺母16重新反轉(zhuǎn)到，使螺旋24重新相對于絲杠4.1的槽27無間隙地，例如相對于槽27的兩側(cè)分別有0.5mm間隙地定位。在絲杠螺母16與旋轉(zhuǎn)套筒17之間的這一相對旋轉(zhuǎn)位置，通過一個在旋轉(zhuǎn)套筒17與絲杠螺母16之間可撐開的錐形夾緊元件28固定。錐形夾緊元件28在固定的摩擦力鎖合連接狀態(tài)與絲杠螺母環(huán)16.1貼靠，絲杠螺母16借助槽16.2和楔形鍵16.3旋轉(zhuǎn)固定但可軸向移動地裝在此絲杠螺母環(huán)內(nèi)。
如上面已說明的那樣，旋轉(zhuǎn)套筒17在由絲杠傳動裝置12實施的打開和關閉運動期間始終保持在相對于絲杠螺母16相同的軸向位置，這一方面通過旋轉(zhuǎn)套筒17的止擋17.1支承在絲杠螺母16的左止擋面16.4上，以及另一方面通過第一彈簧裝置20支承在絲杠螺母16的右止擋面16.5上。第一彈簧裝置20的力調(diào)整為，使它在運動的模具夾緊板3移動時沿關閉方向形成的慣性力作用下不會壓縮。
旋轉(zhuǎn)套筒17由套筒元件17.2和17.3組成，它們圍繞著錐形夾緊元件28以及絲杠螺母16的左和右止擋面16.4、16.5。套筒元件17.3與齒形皮帶14嚙合。此外，旋轉(zhuǎn)套筒17還包括制動環(huán)22.1，軸承襯套17.4和螺母17.5。旋轉(zhuǎn)套筒17的全部零件互相旋轉(zhuǎn)固定地連接。
軸承18和19在中間位置有一內(nèi)部定距環(huán)29的情況下固定在軸承襯套17.4上。
軸承18和19通過其外部軸承環(huán)在中間位置有一外部定距環(huán)30的情況下可沿軸向移動地支承在可運動的模具夾緊板3上。
軸承18和19的外軸承環(huán)和外定距環(huán)30意味著在外部的軸承支承裝置，旋轉(zhuǎn)套筒17通過此裝置沿軸向或可擋靠在第二彈簧裝置21上，或可擋靠在與可運動的模具夾緊板3連接的第二制動杯23上。第二彈簧裝置21支承在一個與可運動的模具夾緊板3固定連接的法蘭環(huán)3.2內(nèi)。
按本發(fā)明的封閉裝置工作方式如下1.借助絲杠驅(qū)動裝置打開封閉裝置通過借助電動機15和齒形皮帶14在絲杠傳動裝置12、13內(nèi)引入旋轉(zhuǎn)運動，使可運動的模具夾緊板3與半模3.1一起從圖1中點劃線表示的關閉位置移到實線表示的打開位置。
按圖5，通過齒形皮帶14和旋轉(zhuǎn)套筒17引入絲杠螺母16的旋轉(zhuǎn)運動，導致絲杠螺母16沿軸向向左或沿打開方向“0”移動。旋轉(zhuǎn)套筒17通過左止擋面16.4同樣向左移動，由此得到圖2中用點劃線表示的力流K1。此力流從左止擋面16.4經(jīng)旋轉(zhuǎn)套筒17導入軸承18和19，并從它們那里經(jīng)密封環(huán)引入與運動的模具夾緊板3固定連接的制動環(huán)23.1。隨著引入打開運動，第二彈簧裝置21松弛并導致錐形摩擦力鎖合連接面22.1和22.2彼此移開，使間隙寬度B增大并由此使在這之前處于封閉加壓位置時形成的摩擦力鎖合連接取消，以及可運動的模具夾緊板3被自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)套筒17向左朝打開方向帶動。在這里，旋轉(zhuǎn)套筒17的可自由旋轉(zhuǎn)性是通過上述旋轉(zhuǎn)套筒17相對于絲杠螺母16的軸向定位得到的，此時，嚙合裝置，在這里是螺旋24，按圖5a處于完全脫開的狀態(tài)。如在下面要說明的關閉運動時那樣，第一和第二彈簧裝置20、21處于未壓縮狀態(tài)，所以一方面使旋轉(zhuǎn)套筒17可相對于絲杠4.1自由旋轉(zhuǎn)，以及另一方面導致錐形摩擦力鎖合連接面22.1和23.1脫開。
2.借助絲杠驅(qū)動裝置關閉封閉裝置通過與打開過程反向地通過齒形皮帶14和旋轉(zhuǎn)套筒17驅(qū)動絲杠螺母16旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)套筒17向右或沿關閉方向“S”移動，此時按圖6得到用點劃線表示的力流K2。此力流從絲杠螺母16經(jīng)右止擋面16.5和保持剛性的第一彈簧裝置20導入旋轉(zhuǎn)套筒17，并從旋轉(zhuǎn)套筒經(jīng)第一和第二軸承18、19引入外部的軸承支承裝置。第二個同樣保持剛性的彈簧裝置20彼此軸承支承裝置向右或朝關閉方向移動，彈簧裝置20通過法蘭環(huán)3.2移動可運動的模具夾緊板3，直至達到圖4中用點劃線表示的關閉位置，此時，兩個半模2.1和3.1在無封閉壓力情況下彼此貼靠。在此工作階段，也由于絲杠螺母16與旋轉(zhuǎn)套筒17之間的軸向定位，按圖6a在旋轉(zhuǎn)套筒17與絲杠4.1之間提供可自由旋轉(zhuǎn)的能力。
3.借助封閉加壓裝置產(chǎn)生封閉壓力通過在封閉側(cè)缸腔8.1供入液壓介質(zhì)，使與橫桿4或絲杠4.1連接的活塞6向右移動，由此將處于關閉位置的半模2.1和3.1用封閉壓力SK彼此壓緊。
按圖7，通過活塞6引入絲杠4.1內(nèi)的封閉力SK首先導致絲杠螺母16在第一彈簧裝置20壓緊情況下向右移動一個微小的量，所以嚙合裝置，在這里是設在旋轉(zhuǎn)套筒17內(nèi)的螺旋24，如圖7a所示完全支承在槽27的左側(cè)面上。在這里，此位移量基本上等于如在圖5a和6a中表示在螺旋24與槽27的兩個側(cè)面之間的那個間隙寬度。
按照絲杠螺母16相對于旋轉(zhuǎn)套筒17起先所實施的沿軸向小量移動，得到用點劃線表征的第一個力流K3?；谙铝惺聦嵔z杠4.1通過螺旋24與旋轉(zhuǎn)套筒17按圖7a處于直接接觸狀態(tài)，封閉力從絲杠4.1直接引入旋轉(zhuǎn)套筒17，并經(jīng)軸承18和19從在外部的軸承支承裝置傳到第二彈簧裝置21。因為第二彈簧裝置21有比第一彈簧裝置20大的彈簧力，所以第二彈簧裝置21的壓縮在時間上與第一彈簧裝置20的壓縮略有錯開地進行，也就是說，通過壓縮第一彈簧裝置20首先按圖7a在絲杠4.1與旋轉(zhuǎn)套筒17之間建立起直接的軸向力鎖合連接，以及產(chǎn)生了第一個力流K3，接著這一力流導致壓縮第二彈簧裝置21。隨著第二彈簧裝置21的壓縮，使旋轉(zhuǎn)套筒17相對于可運動的模具夾緊板3或制動環(huán)23輕微移動，所以它的錐形摩擦力鎖合連接面23.1進入與制動環(huán)22錐形的摩擦力鎖合連接面23.1旋轉(zhuǎn)固定地接觸。因為現(xiàn)在由此在絲杠4.1、螺旋24(圖7a)、旋轉(zhuǎn)套筒17、制動環(huán)22、制動環(huán)23和可運動的模具夾緊板3之間構成了旋轉(zhuǎn)固定和直接的力鎖合連接，所以第二個具有決定意義的力流K4(用雙點的點劃線表示)經(jīng)上述力鎖合順序延伸。
在這里重要之處在于，用于大的靜態(tài)封閉力的力流不是通過絲杠傳動裝置12及其很小的滾珠支承面實現(xiàn)的，而是在對于絲杠傳動裝置12有自動作用的防反轉(zhuǎn)裝置(通過錐形摩擦力鎖合連接面22.1和23.1的摩擦力鎖合連接)的情況下，從液壓活塞6、絲杠4.1、螺旋24、旋轉(zhuǎn)套筒17、制動環(huán)22、制動環(huán)23到運動的模具夾緊板3的直接的力流下實現(xiàn)的。與滾珠絲杠傳動裝置極小的滾珠支承面相反，按本發(fā)明，封閉力是通過螺旋24處提供的長的線狀支承面獲得的。
若作為嚙合裝置不采用螺旋24而是采用絲杠16與旋轉(zhuǎn)套筒17互相嚙合的螺線型面25，則線狀的支承面還可顯著擴大。為此圖8表示了形式上為梯形螺紋的螺線型面25，借助它可獲得長的、寬的、螺旋形延伸的支承面，這種支承面可以承受最大的負荷。
權利要求
1.用于模具，尤其塑料成型機半模，打開和關閉以及在其上施加封閉力的直線驅(qū)動裝置，包括一個作用在模具上的絲杠傳動裝置、一個第一絲杠螺母用于打開和關閉模具、一根絲杠和一個作用在模具上用于施加封閉力的活塞/缸單元，其特征為所述活塞/缸單元(113；6、8；7、9)通過一個第二絲杠螺母(108；17)作用在模具上。
2.按照權利要求1所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為所述第二絲杠螺母(108；17)在打開和關閉模具過程中，通過第一絲杠螺母(106；16)力量很小地，優(yōu)選無載運轉(zhuǎn)地沿絲杠(102；4、5)運動。
3.按照權利要求1或2所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為所述絲杠(102)按頂桿的方式與模具固定連接。
4.按照權利要求1至3之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為絲杠(102)有用于第二絲杠螺母(108)的螺線(104)，它的螺紋槽比第二絲杠螺母(108)的螺紋齒(107)的寬度寬。
5.按照權利要求1至4之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為絲杠(102)設計成兩頭的，以及除用于第二絲杠螺母(108)的螺線(104)外還有另一個用于第一絲杠螺母(106)的螺線(103)。
6.按照權利要求5所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第一絲杠螺母(106)在絲杠(102)上相隔距離(a)裝在第二絲杠螺母(108)旁，為了在第一絲杠螺母(106)與第二絲杠螺母(108)之間傳遞扭矩，它們通過傳動元件(119)互相連接，并且，第二絲杠螺母(108)在絲杠(102)上沿其縱向(L)看可相對于第一絲杠螺母(106)移動。
7.按照權利要求6所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為傳動元件(119)設計為銷子，其中每一個以其端部插入第一絲杠螺母(106)和第二絲杠螺母(108)互相面對的端面(106a、108a)內(nèi)的孔(120、121)中，以及孔(120、121)的深度和銷子的長度按下述方式選擇，即使第二絲杠螺母(108)在絲杠(102)上沿其縱向(L)看可相對于第一絲杠螺母(106)移動。
8.按照權利要求6或7所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第一絲杠螺母(106)通過彈性元件(122)支承在第二絲杠螺母(108)上。
9.按照權利要求8所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為設計為盤形彈簧的彈性元件(122)裝在第一絲杠螺母(106)與第二絲杠螺母(108)之間。
10.按照權利要求1至4之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為絲杠(102)設計為空心軸，第一絲杠螺母(106)旋轉(zhuǎn)固定地裝在絲杠(102)的一端，以及另一根用于打開和關閉模具的絲杠(130)穿過第一絲杠螺母(106)在絲杠(102)內(nèi)導引。
11.按照權利要求10所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為另一根絲杠(130)通過一根與之平行延伸的軸(132)和皮帶傳動裝置與第二絲杠螺母(108)連接，以傳遞扭矩。
12.按照權利要求1至11之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第一絲杠螺母(106)和附屬的螺線(103)設計為滾珠螺紋傳動裝置，以及第二絲杠螺母(108)和附屬的螺線(104)設計為方螺紋傳動裝置，優(yōu)選地設計為梯形螺紋傳動裝置。
13.按照權利要求1至12之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為活塞/缸單元(113)基本上由活塞(114)和在外殼(112)內(nèi)的缸腔(115)組成，以及，環(huán)形的活塞(114)有一套筒狀壓柱(116)，絲杠(102)穿引過這個壓柱。
14.按照權利要求13所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為與套筒狀壓柱(116)相鄰，第二絲杠螺母(108)通過滾動軸承(110)支承在一個設在外殼(112)上的套筒狀延伸段(111)內(nèi)，其中，第二絲杠螺母(108)為了將封閉力從壓柱(116)傳到絲杠(102)可以沿絲杠(102)的縱向(L)移動。
15.按照權利要求1至14之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為在第二絲杠螺母(108)的端面(108a)設一齒輪(117)，用于通過皮帶(118)驅(qū)動第二絲杠螺母(108)打開和關閉模具。
16.按照權利要求1至15之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為活塞/缸單元(113)可液壓推動。
17.按照權利要求1、2、4、5、8、15或16所述的直線驅(qū)動裝置，包括至少一塊可運動和一塊固定的模具夾緊板(2、3)作為模具，包括多個優(yōu)選四個絲杠傳動裝置(12、13)，其中每個絲杠傳動裝置有一橫桿(4、5)，它在其穿過可運動的模具夾緊板(3)的端部設計為絲杠(4.1)，以及，在每個絲杠傳動裝置中，橫桿(4、5)旋轉(zhuǎn)固定地支承在固定的模具夾緊板(2)內(nèi)，第一絲杠螺母(16)與第二絲杠螺母(17)旋轉(zhuǎn)固定地連接，第二絲杠螺母(17)有嚙合裝置，在封閉壓力增加時第二絲杠螺母(17)通過嚙合裝置可直接地、以及長的線接觸地與絲杠(4.1)連接。第二絲杠螺母(17)與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(14、15)連接，第二絲杠螺母(17)可軸向移動地支承在可運動的模具夾緊板(3)中的軸承(18、19)內(nèi)，第二絲杠螺母(17)與一力鎖合連接件固定連接，此力鎖合連接件通過相對于可運動的模具夾緊板(3)的軸向移動，可與可運動的模具夾緊板(3)的一個互補的力鎖合連接件旋轉(zhuǎn)固定地連接，第一絲杠螺母(16)通過一固定止擋(16.4)沿軸向支承在第二絲杠螺母(17)背對可運動的模具夾緊板(3)的一側(cè)上，以及通過第一彈簧裝置(20)沿軸向支承在第二絲杠螺母(17)面朝可運動的模具夾緊板(3)的那一側(cè)上，在旋轉(zhuǎn)固定地裝在可運動的模具夾緊板(3)內(nèi)的軸承(18、19)外部軸承支承裝置與可運動的模具夾緊板(3)之間設第二彈簧裝置(21)，它的彈簧力大于第一彈簧裝置(20)的彈簧力，第一彈簧裝置(20)的彈簧力按下列標準確定，即，在運動的模具夾緊板(3)通過絲杠傳動裝置(12、13)實施打開和關閉運動時，第一和第二彈簧裝置(20、21)保持不變形，此時，第二絲杠螺母(17)相對于第一絲杠螺母(16)一方面通過支承在固定止擋(16.4)上以及另一方面通過支承在未變形的第一彈簧裝置(20)上定位，使第二絲杠螺母(17)的嚙合裝置相對于絲杠(4.1)處于脫開狀態(tài)，以及第二彈簧裝置(21)的彈簧力按下列標準確定，即在通過絲杠(4.1)引入的封閉力SK有效作用時首先壓縮第一彈簧裝置(20)，之后第二絲杠螺母(17)相對于第一絲杠螺母(16)以這樣的方式移動，即，使第二絲杠螺母(17)的嚙合裝置進入與絲杠(4.1)完全力鎖合連接狀態(tài)并接著壓縮第二彈簧裝置(21)，隨著第二絲杠螺母(17)實施相對于可運動的模具夾緊板(3)的軸向移動，促使力鎖合連接件旋轉(zhuǎn)固定地連接。
18.按照權利要求17所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第二絲杠螺母(17)的嚙合裝置由螺旋(24)構成，它設在第二絲杠螺母(17)的螺旋槽內(nèi)，以及通過第二絲杠螺母(17)相對于第一絲杠螺母(16)的軸向調(diào)整，螺旋(24)可與絲杠(4.1)的螺紋槽(27)或完全力鎖合地接合或不接觸。
19.按照權利要求17所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第二絲杠螺母的嚙合裝置由第二絲杠螺母(17)為一方以及絲杠(4.1)為另一方的互相嚙合的螺線型面(25)組成。
20.按照權利要求19所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第二絲杠螺母(17)和絲杠(4.1)的螺線型面(25)按梯形螺紋的類型互相嚙合。
21.按照權利要求19所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第二絲杠螺母(17)和絲杠(4.1)的螺線型面(25)按鋸齒形螺紋的類型互相嚙合。
22.按照權利要求17至21之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為絲杠傳動裝置(12、13)是一種滾珠絲杠傳動裝置。
23.按照權利要求17所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第一絲杠螺螺母(16)和第二絲杠螺母(17)的嚙合裝置與絲杠(4.1)的相同的螺紋槽嚙合。
24.按照權利要求17至23之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為第二絲杠螺母(17)相對于第一絲杠螺母(16)旋轉(zhuǎn)固定地軸向定位的裝置或調(diào)整裝置由錐形夾緊元件(28)組成，一個絲杠螺母環(huán)(16.1)可借助它旋轉(zhuǎn)固定地與第二絲杠螺母(17)連接，以及第一絲杠螺母(16)借助槽(16.2)和楔形鍵(16.3)旋轉(zhuǎn)固定和可軸向移動地保持在絲杠螺母環(huán)(16.1)內(nèi)部。
25.按照權利要求17至24之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為力鎖合連接件是具有錐形摩擦力鎖合連接面(22.1、23.1)的制動環(huán)(22、23)。
26.按照權利要求17至25之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為液壓的活塞/缸單元(6、8)設在固定的模具夾緊板(2)內(nèi)，其中橫桿(4)的端部有活塞(6)，活塞(6)裝在固定的模具夾緊板(2)的缸腔(8、9)內(nèi)。
27.按照權利要求17至25之一所述的直線驅(qū)動裝置，其特征為封閉力裝置由一塊分成兩部分的可運動或固定的模具夾緊板構成，其中，在模具支承板與墊板之間設一個形式上為一個或多個液壓的壓力元件的液壓的壓力墊片。
28.具有按照前列諸權利要求之一所述的直線驅(qū)動裝置的塑料成型機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于模具，尤其塑料成型機半模，打開和關閉以及在其上施加封閉力的直線驅(qū)動裝置，包括一個作用在模具上的絲杠傳動裝置、一個第一絲杠螺母用于打開和關閉模具、一根絲杠和一個作用在模具上用于施加封閉力的活塞/缸單元。為了制造一種用于模具尤其塑料成型機半模打開和關閉的直線驅(qū)動裝置，它能快速打開和關閉模具以及能能量優(yōu)化地將封閉力施加在模具上，建議，活塞/缸單元(113)通過第二絲杠螺母(108)作用在模具上。
文檔編號B29C45/68GK1489519SQ02804298
公開日2004年4月14日 申請日期2002年1月24日 優(yōu)先權日2001年1月30日
發(fā)明者瓦爾特·沃爾拉布, 呂迪格·奧斯特霍爾特, 拉爾夫·I·邁爾, 克勞斯·貝克爾, I 邁爾, 奧斯特霍爾特, 貝克爾, 瓦爾特 沃爾拉布 申請人:曼內(nèi)斯曼塑料機械有限公司, 卡勞斯-馬菲塑料工業(yè)股份公司