(57)【要約】      （修正有）【課題】１モータソリューションに基づき、個々のスクリュー機能を他のものとは無関係に作動可能とする射出成形機用射出装置を提供する。【解決手段】スクリューシリンダ１と、その中で軸方向に回転可能に駆動され得る可塑化スクリュー２であって、その駆動ユニット３が電気駆動モータ４と当該スクリュー２の軸方向移動のためにスクリュー２に結合されたスピンドル駆動装置５と、スピンドル駆動装置５と同軸に配置され、当該スクリュー２の回転移動を可能にする回転式駆動装置６とを有する可塑化スクリュー２とならびに、一方では駆動モータ４と、他方ではスピンドル駆動装置５及び回転式駆動装置６との間に配置され、差動機歯車箱８と、駆動歯車１１、１２と補正歯車１９、２０との間の差動伝動装置７とを備えた射出成形機用射出装置。【選択図】図１
2010042673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機用射出装置であって、
−  スクリューシリンダ（１）と、
−  その中で軸方向に且つ回転可能に駆動され得る可塑化スクリュー（２）であって、その駆動ユニット（３）が、
電気駆動モータ（４）と、
当該スクリュー（２）の軸方向移動のためにスクリュー（２）に結合されたスピンドル駆動装置（５）と、及び、
スピンドル駆動装置（５）と同軸に配置され、且つ、当該スクリュー（２）の回転移動のためにスクリュー（２）の軸方向の変位を可能にする、回転式駆動装置（６）とを有する、可塑化スクリュー（２）とを備えて構成される射出装置において、
一方では駆動モータ（４）と、他方ではスピンドル駆動装置（５）及び回転式駆動装置（６）との間に配置され、差動機歯車箱（８）と、二つの駆動歯車（１１、１２）と、及び少なくとも一つの補正歯車（１９、２０）とをその間に有する、差動伝動装置（７）であって、
駆動モータ（４）は差動機歯車箱（８）に駆動結合しており、
差動伝動装置（７）の一つの駆動歯車（１１）は、スピンドル駆動装置（５）のスピンドルナット（１４）に出力結合しており、
差動機歯車箱（７）の他の駆動歯車（１２）は、前記スクリュー（２）の回転式駆動装置（６）に出力結合しており、
駆動歯車（１１、１２）又は下流のスピンドルナット（１４）及び回転式駆動装置（６）は、各制御可能なスピンドルブレーキと回転式ブレーキ（２１、２２）によって負荷を与えられ得、及び、
前記スクリュー（２）の機能移動は、スピンドルナット（１４）上のスピンドルブレーキ（２１）と、回転式駆動装置（６）上の回転式ブレーキ（２２）との調和した関与により制御され得る、差動伝動装置（７）によって特徴付けられる装置。
【請求項２】
スクリュー（２）の回転式駆動装置（６）が、それと同軸にその受口（１６）上を延びる、それに対して軸方向に変位可能なスプライン軸（１７）を有し、その受口（１６）上には、差動機歯車箱（７）の、関連した駆動歯車（１２）が設置されることを特徴とする、請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
スピンドルナット（１４）に付随した駆動歯車（１１）が、スピンドルナット（１４）上に同軸に設置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の射出装置。
【請求項４】
回転スピード制御及び回転方向調節が、駆動ユニット（３）の電気駆動モータ（４）に対して設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の射出装置。
【請求項５】
回転スピード制御及び回転方向調節のための、電気駆動モータ（４）に付随した周波数変換機（２４）によって特徴付けられる、請求項４に記載の射出装置。
【請求項６】
差動機歯車箱（８）が、中空軸モータとして構成された駆動モータによって直接駆動され得ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の射出装置。
【請求項７】
歯車継手、特にベルト駆動装置（９）を介して、差動機歯車箱（８）が駆動モータ（４）によって直接的に駆動され得ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の射出装置。
【請求項８】
以下の駆動ユニット（３）及びブレーキ（２１、２２）の機能プラン、つまり、
−  軸方向の変位のないスクリュー回転（軸方向のスクリュー変位のない貫入）：
駆動モータ（４）反時計回り、
スピンドルブレーキ（２１）解放、
回転式ブレーキ（２２）解放、
−  射出：
駆動モータ（４）時計回り、
スピンドルブレーキ（２１）解放、
回転式ブレーキ（２２）遮断、
−  スクリュー戻り：
駆動モータ（４）反時計回り、
スピンドルブレーキ（２１）解放、
回転式ブレーキ（２２）遮断、
−  衝撃圧制御による計測：
駆動モータ（４）反時計回り、
スピンドルブレーキ（２１）制御、
回転式ブレーキ（２２）解放、
の機能プランによって特徴付けられる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の射出装置。
【請求項９】
「衝撃圧制御による計測」の機能においてスクリュー（２）上に広がる衝撃圧のための、制御装置であって、
−  衝撃圧センサ（２６）と、
−  それと係合された衝撃圧制御装置（２７）とを備えて構成され、
前記衝撃圧制御装置（２７）内において、所望の衝撃圧値（ｐ目標値）及び測定した衝撃圧が実際の値（ｐ実際値）として入力され得、スピンドルブレーキ（２１）のブレーキ関与及び、それによって回転式駆動装置（６）とスピンドル駆動装置（５）との相対スピードが、衝撃圧制御装置（２７）によって出される制御信号によって、一定の衝撃圧（ｐ目標値）下のスクリュー（２）が、射出方向とは反対の方向に、制御された様式で戻され得るように制御され得る、制御装置によって特徴づけられる請求項８に記載の射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプレアンブル部内に開示された特徴を有する、射出成形機用射出装置に関連している。
【背景技術】
【０００２】
この種類の射出装置は、例えば特許文献１及び特許文献２から公知である。
【０００３】
最初に述べた文献１は、射出成形機用射出アッセンブリを開示しており、スクリューシリンダ内を軸方向に且つ回転可能に変位し得る可塑化スクリューが、２モータソリューションに基づく駆動ユニットによって駆動される。同軸に相前後して配置された二つの中空軸モータが設けられ、そのうちの一つは、スクリューの軸方向運動のためにスピンドルドライブのスピンドルナットに作用する。他の中空軸モータは、スプライン軸装置の受口に置かれており、そのスプライン軸は非回転式であるが、スクリューのスピンドル軸のスピンドルに軸方向に変位可能に結合されている。よって、可塑化スクリューは回転するようになされ得る。二つのモータが同一の回転スピードで且つ同一の回転方向に作動する場合は、当該スクリューは、単に回転運動を実施するが、二つの駆動装置の間で回転スピードが異なる場合には、例えば回転式駆動装置が停止しておりスピンドルモータが作動すれば、スクリューは、例えば射出運動のために軸方向に変位されるのみである。
【０００４】
この種類の２モータ装置における欠点は、実際のモータは別として、各も他のための回転スピードとトルク調節のために各場合に周波数変換機も設けられるという事実である。さらに、複数のモータと、それに関連した複数の周波数変換機は、EDファクタとよばれるもの（一時間辺りの平均操作周期）を考慮に入れながら、必要な最大出力のために設計されなければならない。その出力が要求されなければ、二つのモータの出力組み合わせは、射出装置の機能を実現することができない。
【０００５】
上記問題を回避するための一つのアプローチは「１モータソリューション」と呼ばれるものであって、上記のように述べられている特許文献２に示されている。単一の駆動モータはそこでベルト駆動装置を介して、非回転式ではあるが軸方向に変位可能にスピンドル駆動装置に結合されているスピンドル軸に接合されている。ここのスクリュー機能は、回転可能に装備されたスピンドルナットと射出装置のハウジングとの間の制御可能な継手を介して制御可能である。係合継手によって、スピンドルナットはその回転を遮断され、それによって駆動装置が回転する場合にスクリューの軸方向の変位が同時の回転運動と共に生じる。継手が係合されない場合、スピンドルナットはスピンドルと共に回転し、それによって回転運動だけが生じるが、スクリューの軸方向の運動は生じない。
【０００６】
この公知の射出装置は、たった一つのモータを有しそれによってたった一つの周波数変換機を有する簡潔な駆動装置ユニットを有しているが、スクリューの軸方向運動及び回転運動を切り離すことができないという事実が不利益である。これは、特許文献２中で特にもたらされたパッケージング機会における使用用の使用目的には許容され得るが、高い製造量と加工部品品質が達成されるべき射出成形機を技術的に要求する射出装置用には許容されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】DE 43 44 335 C2
【特許文献２】DE 42 06 966 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は射出成形機用射出装置をもたらす課題に基づいており、構造的に簡潔な手段を有する１モータソリューションに基づき、個々のスクリュー機能を他のものとは無関係に完全に自由に作動可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の特徴構成部分に開示されている特徴構成によって成し遂げられる。この場合、一方では駆動モータと、他方ではスピンドル駆動装置及び回転式駆動装置との間に配置された差動伝動装置の使用に基づいており、公知の構成方法で、差動機歯車箱、二つの駆動歯車、及びその間に少なくともひとつの補正歯車を有している。この場合、
−  駆動モータは差動機歯車箱に駆動結合され、
−  差動伝動装置の一つの駆動歯車は、スピンドル駆動装置のスピンドルナットに出力結合され、
−  差動伝動装置の他の駆動歯車は、スクリューの回転式駆動装置に出力結合され、
−  駆動歯車又は下流のスピンドルナット及び回転式駆動装置は、各制御可能なスピンドル及び回転式ブレーキによって負荷を与えられ得、及び、
−  スクリューの機能運動（移動）は、スピンドルナット上のスピンドルブレーキと、回転式駆動装置の回転式ブレーキとの調和した干渉（関与）によって調節され得る。
【００１０】
本発明に係る解決方法（ソリューション）は、たった一つのモータ及びそれによるたった一つの周波数変換機の使用により、射出装置が実質的により小さく、より簡潔になるという利点を有している。よって、実質的に重量と費用の減少が成し遂げられ得る。機能制御のために必要なスピンドル及び回転式ブレーキは、それらの構造的出費及びそれらの作用に関して、第２のモータを取り付けるよりも、著しく簡潔である。これにより、全駆動装置が非常に簡潔になるので、容易に密閉する（封入する）ことが可能となる。したがって、スピンドルシステムは潤滑することがより容易となる。強制的潤滑循環が設けられる場合には、射出装置は位置とは無関係に操作され得る。
【００１１】
少数の構成部品及びそれによる小さな構成体積の結果、必要な補助装置は射出装置上に直接組み立てられ得る。従来技術では、これらは一般的にはスイッチキャビネット内に収容されていた。射出装置はしたがって、主又は補助的射出装置として射出成形機上で使用され得る。「独立型」装置として、プラスチック処理産業における広い土台で、特に近年開かれた分野である、いわゆる「円卓回転子（round table rotors）」のような分野においても使用され得る。
【００１２】
本発明に係る射出装置の好ましい実施形態は、従属請求項中に与えられている。その特徴構成、詳細及び利点は、以下の記述から参照され得、その中では本発明のサブジェクトの実施形態が、添付図面の補助によってより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】射出装置の、軸方向に切り取り且つ断ち切った、切り抜き様斜視図である。
【図２】図１と同様の、射出装置の軸部分の図である。
【図３】射出装置の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面全体から参照され得るように、射出成形機用射出装置はスクリューシリンダ１を有しており、その中に、従来の可塑化スクリュー２が軸方向に且つ回転可能に駆動可能に装備されている。特に熱可塑性射出成形材料の溶融のために、及び、射出ノズル前のスクリュー予備室内へのその移送のために、回転運動が必要である。可塑化スクリューの軸方向の運動は、射出行程（ストローク）として、その後戻るスクリュー、及び任意選択的に追加の回転運動を有するスクリューに対し、スクリューを戻すことによって処理する際の衝撃圧を一定に維持するために用いられる。
【００１５】
この運動計画をもたらすために、全体として３で示された駆動ユニットが設けられ、一方では電気駆動モータ４を有し、他方では、可塑化スクリュー２に結合されたスピンドル駆動装置５と、スクリューの回転運動のために、スピンドル駆動装置と同軸に且つそれに対して軸方向にずれて配置された回転式駆動装置６とを有している。
【００１６】
電気モータ４の駆動出力は、全体として７で示された差動伝動装置によって転送され、その（差動伝動装置）中にはスピンドル駆動装置と回転式駆動装置６の両方が収容されている。駆動側において、通常の機能様式の差動伝送装置は、ベルトプーリーとしてその外側において作用し、且つ駆動において例えば歯のついたベルトの形態であるベルト駆動装置９によってモータ４の出力軸１０に接合されている、差動機歯車箱８を有している。
【００１７】
差動伝動装置の機能原理の更なる手段において、二つの駆動歯車１１、１２が、差動機歯車箱８内に於いて可塑化スクリュー２の射出軸Sと同軸に回転可能に装備され、且つ、相互に面している傘歯車と同一サイズの傘歯車として設計される。一つの駆動歯車１１は、射出軸と平行に延びるボルト１３による再循環ボール駆動装置として構成されたスピンドル駆動装置５のスピンドルナット１４上に軸方向に固定される。スピンドル１５は、このスピンドルナット１４に対して同軸に設置される。
【００１８】
第２駆動歯車１２が、中空軸として構成され、その回転軸も射出軸Sに対して同軸にある、受口１６上に設置される。スリーブ様スプライン軸１７が、非回転式に、しかし受口１６に対して軸方向に変位可能に、射出軸Sと平行に受口１６の内側内に形成された対応する溝に係合する突起部１８の補助によって受口１６内に装備される。スプライン軸１７の前端で、後者はスピンドル１５と共にスクリュー２にかたく結合される。
【００１９】
差動伝動装置を仕上げるために、二つの駆動歯車１１、１２の間の端面において、正反対の二つの補正歯車１９、２０が、射出軸Sに対して直角に延びる回転軸の周りを回転可能に差動機歯車箱８内に装備されている。二つの補正歯車１９、２０は、駆動歯車１１、１２の平歯車装置内の両側に係合する。
【００２０】
射出装置と連係して駆動ユニット３の特徴的な機能が扱われる前に、一般的な差動伝動装置７の差動原理を簡単に記載する。これによって、二つの駆動歯車のうちいずれにもいかなる妨害が無ければ、差動機歯車箱８を介して導入されたトルクは均一に二つの駆動歯車１１、１２に分配される。このことは、二つの駆動歯車１１、１２が差動機歯車箱８の回転スピードで回転し、且つ、二つの補正歯車１９、２０が静止していることを意味する。駆動歯車１１、１２の一つに於いて妨害が生じ、且つそれによって減速が生じるとすぐに、反対の駆動歯車が、補正歯車１９、２０によって差動機歯車箱８と比較してより速い回転スピードで駆動される。一つの駆動歯車（例えば１１）が静止している場合、他の駆動歯車（例えば１２）は、差動機歯車箱８の回転スピードと関連して差動伝動装置７の速度伝達比のファクタよりも速い回転スピードで回転する。
【００２１】
差動伝達装置７の上記機能作用は、可塑化スクリュー２の機能制御のために本発明によって用いられ、スピンドルブレーキ２１がスピンドルナット１４のために設けられ、且つ回転式ブレーキ２２が、スプライン軸１７を有する受口１６のために設けられる。これら二つのブレーキ２１、２２は、対応する制御ユニット２３によって回転式駆動装置２６又はスピンドルナット１４と互いに合って係合されるようになることが可能であり、これは以下の機能の記載においてより詳細に記載されるであろう。
【００２２】
装置の視点から、電気モータ４は周波数変換機２４によって差動され、それによってモータはその回転スピードと回転方向に関して調節され得るという、加えられるべきもの残っている。回転スピード調節のために、回転スピードセンサ２５が、回転式駆動装置６の領域内に周波数変換機２４に供給される回転スピード信号ｕ実際値を作り出すために配置されてもよい。回転スピードの入力であるべき目標値ｕ目標値と比較することによって、周波数変換機２４は対応するモータ４の調節を次に確保することができる。
【００２３】
衝撃圧センサ２６が、スピンドルナット１４の側に配置され、射出方向Eにカウンタを計器で測る間に可塑化スクリュー２から広がる衝撃圧を検出し、制御ユニット内の衝撃圧調整装置２７へそれを信号ｐ実際値の形態で供給する。入力されるべき目標とする衝撃圧値ｐ目標値と比較することによって、衝撃圧は、スクリューシリンダ１内における計器測定中なお更に詳細に記載する方法で一定に維持することが可能である。
【００２４】
駆動ユニット３の機能方法は、可塑化スクリュー２の個々の操作段階に関連して以下に、より詳細に記載する。
−  軸方向の変位なしの、スクリュー回転（いわゆる「軸方向のスクリュー運動なしの貫入」）：
図１中に示されるように、駆動モータは、差動機歯車箱８が反時計回りに回転するように操作される。同時に、スピンドルブレーキ２１と回転式ブレーキ２２は不作用にされる、言い換えると、それらはフリー（解放）である。その結果、スピンドル１５と、したがって可塑化スクリュー２は、スプライン軸１７を介して差動機歯車箱８の回転スピードで回転させられ、且つ同時に、スピンドルブレーキ２１解除されているのでスピンドルナット１４も同一の回転スピードで回転する。このことは、スピンドルナット１４とスピンドル１５との間で回転スピード差効果がないため、スピンドル駆動装置５は不作用である。スピンドル１５と、したがって可塑化スクリュー２は、軸方向には移動しない。
【００２５】
一定の軸位置を有するスクリュー回転のおかげで、スクリューシリンダ１内で可塑化されるべき材料は、最大の衝撃圧によって作成され、且つスクリュー予備室内に導入される。
【００２６】
−  射出：
駆動モータ４は、図１にしたがい時計回りに差動機歯車箱８が駆動されるような方法で制御される。同時に、回転式ブレーキ２２は遮断（妨害）され、スピンドルブレーキ２１はフリーのままである。よって、非回転式にそれに結合されたスピンドル軸１７としたがってスピンドル１５、及び可塑化スクリュー２は、回転方向に妨害され、それによってスクリュー２の更なる回転は生じない。差動伝動装置７によって、差動機歯車箱８の回転は、当該伝動装置の速度伝達比で、したがって迅速に回転するスピンドルナット１４へ補正歯車１９、２０を介して伝達される。スピンドル１５は回転を妨害されているので、したがって可塑化スクリュー２と共に射出方向Eへ軸方向に変位される。差動伝動装置７の速度伝達比のせいでスピンドルナットの回転スピードが速いので、可塑化スクリュー２の効果的で迅速な射出行程（ストローク）が生じる。
【００２７】
−  スクリュー戻り：
射出行程の後の、射出方向Eと反対のスクリュー戻りを確保するために、駆動モータ４は、周波数変換機２４によって、差動機歯車箱８が反時計回りに回転させられるように方向を逆に変えられる。同時に、回転式ブレーキ２２は遮断され続け、且つスピンドルブレーキ２１はフリーのままである。射出中に記載されたスピンドル１５の前進は、したがって方向を逆に変えられ、それによってスクリュー戻りが成し遂げられる。
【００２８】
−  衝撃圧制御（規制）による計測：
軸方向の変位のないスクリュー回転を了解すると、駆動モータ４は、差動機歯車箱８が反時計回りに動くようにして、衝撃圧制御による計測をするために差動される。よって回転式ブレーキ２２も了解のもとフリーである。しかしながらスピンドルブレーキ２１は制御された方法で作動され、それによってスプライン軸１７とスピンドルナット１４との間に制御された回転スピード差が作り出される。当該制御は、図３によると、衝撃圧センサ２６の衝撃圧信号ｐ実際値と目標の値ｐ目標値とを比較して、スピンドルブレーキ２１を調節するための対応する制御信号を発する、上記の衝撃圧制御装置２７によって実施する。衝撃圧を増加することによって、スピンドルブレーキ２１はますます差動され、それによってスプライン軸１７とスピンドルナット１４との間の、回転スピードの差は増大し、したがって可塑化スクリュー２は射出方向に対して反対方向にますます戻される。
【００２９】
要約すると、可塑化スクリュー２の全ての操作段階は、このように制御された駆動モータ４と、したがって二つの作動可能なブレーキの補助によってのみ可能となる。
【図１】
2010042673.tif 000003
【図２】
2010042673.tif 000004
【図３】
2010042673.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月25日(2009.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010042673.tif 000006
【外国語明細書】
2010042673000001.pdf
2010042673000002.pdf
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2010042673000004.pdf