专利名称：用于打开和关闭模具以及在模具上施加封闭力的直线驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于模具，尤其塑料成型机半模，打开和关闭以及在其上施加封闭力的直线驱动装置。
由欧洲专利申请EP0976521A1已知一种用于压铸机模具夹紧板的闭合装置。此压铸机有一块位置固定的模具夹紧板以及一块可移动的模具夹紧板，在它们互相面对的侧面上分别压紧模具的一半。位置固定的模具夹紧板通过四根设在假想的四边形的角内的横杆与同样位置固定的夹板连接。可运动的模具夹紧板在其背对模具夹紧面的那一侧固定一顶杆，它朝位置固定的夹板方向以及穿过此夹板延伸。为了使可运动的模具夹紧板沿横杆运动，亦即为了打开和关闭模具，设一电动机驱动装置，驱动装置作用在顶杆上。在模具关闭后，在半模上施加封闭力通过同样作用在顶杆上的液压活塞/缸单元实现。
电动机驱动装置设计为丝杠驱动装置。为此，顶杆设计为具有用于丝杠的内螺纹的空心轴。
活塞/缸单元有一环形活塞，丝杠通过它导引，以及环形活塞可通过一个用于施加封闭力的离合器与顶杆的外侧连接。环形活塞在一个同样设计为环形的和处于夹板内的缸腔内导引并相应地基本上能平行于顶杆运动。为了在完成压铸过程后也能脱开半模，活塞/缸单元设计为双向作用的。
在活塞/缸单元与顶杆外圆周面之间的接合通过顶杆圆周面上的外齿和环形活塞孔内圆周面上相应设计的内齿进行。沿周向看，内齿和外齿多次和沿圆周均匀分布地被平行于顶杆纵向长度延伸的槽间断。因此可通过活塞/缸单元的活塞在缸腔内部旋转使内齿的齿与外齿的齿进入啮合，以及通过反转使内齿或外齿的齿置于内齿或外齿相关的槽内，从而使顶杆与活塞脱开。为实施离合过程所需要的旋转运动，设另一个液压的活塞/缸单元或一个伺服马达。
尽管由此欧洲专利申请已知压铸机可运动的模具夹紧板顶杆组合式的液压及电动机驱动装置，但是制有分别具有沿顶杆纵向延伸的槽的内齿或外齿的离合器的设计，其结合或脱开只能在丝杠规定的不连续的移出位置或旋转位置下完成。由此要求模具的关闭运动根据丝杠的位置终止，然后才有可能将内齿啮合在外齿内。接着必须首先借助活塞/缸驱动装置进行两个模具其余的封闭运动。这就不利地导致增大所需要的活塞/缸单元的行程并因而增加所需要的油容积。
此外由EP0381107B1已知一种闭合装置，其中，可运动的模具夹紧板的打开和关闭运动借助滚珠丝杠传动装置实施，它安装在做成丝杠的横杆端部，模具夹紧板与横杆连接。在这里，封闭压力由设在模具夹紧板内的液压的活塞/缸单元产生，以及封闭压力要通过设在横杆端部的滚珠丝杠传动装置支承。基于下列事实巨大的封闭力的支承始终要通过滚珠丝杠传动装置的滚珠并因而通过滚珠与螺纹槽之间几乎仅点状的接触面进行，所以滚珠丝杠传动装置受到巨大的载荷。因此，在小负荷时用于实施快速调整运动业已证实为可靠的滚珠丝杠传动装置，不太适合在静负荷状态下承受压铸机极高的封闭力。
本发明的目的是制造一种用于打开和关闭模具，尤其塑料成型机半模的直线驱动装置，它允许快速打开和关闭模具以及能在模具上能量优化地施加封闭力。
此目的通过具有权利要求1特征的用于模具，尤其塑料成型机半模，打开和关闭以及在其上施加封闭力的直线驱动装置达到。在权利要求2至28中说明本发明有利的设计。
按本发明，用于模具，尤其塑料成型机半模，打开和关闭以及在其上施加封闭力的直线驱动装置，包括一个作用在模具上的丝杠传动装置、一个第一丝杠螺母用于打开和关闭模具、一根丝杠和一个作用在模具上的用于施加封闭力的活塞/缸单元，在此装置内通过为活塞/缸单元配设第二丝杠螺母，使得与用于打开和关闭模具所需要的力相比相当大的封闭力不引入第一丝杠螺母，并因而使第一丝杠螺母能最佳地适应针对打开和关闭模具的需要。通过为在借助丝杠驱动装置完成模具关闭运动后传递封闭力而采用第二丝杠螺母，可在丝杠的任意位置和不只是在不连续的丝杠位置下才接合活塞/缸单元。因此活塞/缸单元的行程可以最小化以及循环需用的压力介质量相应地减到最少的程度。
特别有利的是，在模具通过第一丝杠螺母打开和关闭期间，第二丝杠螺母力很小地，优选无载运转地，沿丝杠随同运动，并因而可在丝杠上保持与第一丝杠螺母及位置固定的活塞/缸单元相邻。为此，丝杠有用于第二丝杠螺母的螺线，它的螺纹槽比第二丝杠螺母的螺纹齿的宽度宽。优选地，丝杠按顶杆的方式与模具亦即与其模具夹紧板固定连接，因此只有丝杠螺母是旋转的和要驱动的零件。
若将丝杠设计成两头的以及除用于第二丝杠螺母的螺线外还有另一个用于第二丝杠螺母的螺线，则此直线驱动装置的结构特别简单和紧凑。有利地，第一丝杠螺母和附属的螺纹设计为滚珠螺纹传动装置，而第二丝杠螺母和附属的螺线设计为方螺纹传动装置，优选地设计为梯形螺纹传动装置。滚珠螺纹传动装置的特征是高的低噪声和低损失的工作速度、低的摩擦阻力以及高的定位精度。方螺纹传动装置有利地是自锁的，因此有助于保持封闭力。
按在结构上特别紧凑的方式，活塞/缸单元基本上由活塞和在外壳内的缸腔组成，以及，环形的活塞有一套筒状压柱，丝杠穿过它延伸。与套筒状压柱相邻，第二丝杠螺母通过滚动轴承支承在一个设在外壳上的套筒状延伸段内。在这里，第二丝杠螺母为了将封闭力以压柱传到丝杠，设计成可沿丝杠的纵向移动。
为了特别方便地将扭矩从第二丝杠螺母传递给第一丝杠螺母，第一丝杠螺母在丝杠上有一小的距离地装在第二丝杠螺母旁以及它们通过传动元件互相连接。在这里，第二丝杠螺母可沿丝杠纵向相对于第一丝杠螺母移动，以便在操纵活塞/缸单元和由此导致的第二丝杠螺母移动时使第一丝杠螺母与封闭力脱开。
按结构上简单的方式，传动元件设计为销子，其中每一个以其端部插入第一丝杠螺母和第二丝杠螺母互相面对的端面内的孔中。这些孔的深度和销子的长度选择为，如上面所述，使第二丝杠螺母可沿丝杠纵向相对于第一丝杠螺母移动。
有利地，第一丝杠螺母通过弹性元件支承在第二丝杠螺母上，因此可避免因封闭力造成滚珠螺纹传动装置过载。弹性元件有利地设计为盘形弹簧并因而节省空间，以及将它装在第一丝杠螺母和第二丝杠螺母之间。
第二丝杠螺母并因而第一丝杠螺母用于打开和关闭模具的驱动，通过一个设在第二丝杠螺母端面的齿轮进行，齿轮本身通过皮带传动。
优选地，活塞/缸单元可液压推动。
在直线驱动装置按本发明的观点看为独立的另一种实施形式中，丝杠设计为空心轴，第一丝杠螺母旋转固定地装在丝杠的一端。还设另一根丝杠用于打开和关闭模具，它通过第一丝杠螺母伸入丝杠内。将丝杠设计为空心轴是有利的，以便提高能传递的弯曲力。为了使第二丝杠螺母在通过另一根丝杠打开和关闭模具期间能沿第一丝杠运动并能将扭矩从被驱动的第二丝杠螺母传到另一根轴，此另一根丝杠通过一根与之平行的轴和皮带传动装置与第二丝杠螺母连接。
采用本发明还具有的优点是，在由滚珠丝杠传动装置实施的关闭过程结束后以及通过封闭装置引入封闭力时，第一丝杠螺母的反转不是通过要单独控制和不连续的控制间隔规定的齿座制动器进行，而是在封闭力有效作用时自动完成的，在这种情况下如在压铸机投入运行时产生的封闭装置因温度引起的变形不起什么作用。
优选地，保证通过长的线接触将力从丝杠传到第二丝杠螺母的啮合装置由螺旋构成，所以力的传递不再通过一个个点状的滚珠支承面，而是通过多次沿螺旋圆周延伸的线支承面进行。
下面借助附图表示的实施例详细说明本发明。其中
图1直线驱动装置第一种实施形式示意剖面图；图2图1中直线驱动装置两个彼此相邻的丝杠螺母区域局部放大；图3直线驱动装置第二实施形式示意透视图4压铸机封闭装置原理图，包括一个按本发明的按另一种实施形式的直线驱动装置；图5用放大的尺寸比例表示图4中用A和B表示的部分区域半剖面，包括在实施打开运动时的丝杠传动装置；图5a图5中的局部D详图；图6按图5的视图，包括在实施关闭运动时的丝杠传动装置；图6a图6中的局部D详图；图7按图5的视图，包括在施加封闭压力时的丝杠传动装置和封闭压力装置；图7a图7中的局部详图；以及图8按图5a、6a和7a的啮合装置另一种设计，有形式上为梯形螺纹的螺线型面。
图1表示设计为压铸机的塑料成型机直线驱动装置101示意横剖面图。直线驱动装置101有一丝杠102，丝杠102表示了其中一段以及它的左端按压柱的功能与图中未表示的压铸机模具夹紧板固定连接，在其相对侧上压紧了模具的一半。因此，压铸机设计为所谓三板机。压铸机原则上也可设计为所谓两板机，其中丝杠在关闭位置受拉载荷。
丝杠102设计为两头的，因此相应地在其外圆周面上制有第一螺线103和第二螺线104。第一螺线103设计为螺旋状绕丝杠102循环的工作面，用于滚珠螺纹传动装置的滚珠105和一个设计为滚珠螺纹螺母的丝杠螺母106。由第一螺线103、滚珠105和第一丝杠螺母106构成的滚珠螺纹传动装置，用于沿丝杠102纵向L快速运动丝杠102，并因而用于与半模的封闭力相比只需要较小的轴向力地打开和关闭模具。
第二螺线104设计为梯形螺纹，第二丝杠螺母108的齿107啮合在其螺纹槽内。采用丝杠2这种两头的设计，两条螺纹103、104有比较大的螺距。丝杠螺母108循环的螺纹齿107的宽度与标准梯形螺纹不同设计为有较小的宽度，所以沿丝杠102的纵向L看，在丝杠102螺纹槽侧面与第二丝杠螺母108的齿107之间总是存在一个间隙S(见图2)。间隙S在齿107的每一侧约为2/10至10/10mm，尤其5/10mm。因此在丝杠通过第一丝杠螺母106快速移动时，第二丝杠螺母108与丝杠102第二螺线104的螺纹槽不接触。
第二丝杠螺母108在其外圆周面通过一对滚动轴承110，优选地通过一排径向止推滚珠轴承，支承在外壳112套筒状延伸段111的内侧上。外壳112为了传递为打开和关闭模具使丝杠102快速移动的运动力以及通过丝杠102施加在图中未表示的模具上的封闭力，与塑料成型机的一个图中同样未表示的机架连接。两个滚动轴承110在其内和外环10i和10a的区域内借助与丝杠102同心地设置的环109彼此隔开间距和相互支承。
滚动轴承110的外环110a通过衬套123装在外壳112的延伸段111内。右边的滚动轴承110的外环110a支承在衬套123的台阶123a上。处于相对位置的左滚动轴承110的外环110a通过卡圈124支承在衬套123上。衬套123可沿丝杠102的纵向L在外壳112的延伸段111内从一个设在延伸段111面朝外壳112的那一端的止挡125向另一个弹性元件126移动。设计为盘形弹簧的弹性元件126一侧支承在衬套123背对外壳112的端侧上，以及另一侧支承在另一个止挡127上，止挡127是环形的以及装在延伸段111的开口端处。
右滚动轴承110的内环110i支承在第二丝杠螺母108的台阶108c上。在相对侧，左滚动轴承110的内环110i支承在定距环128上，定距环128与第二丝杠螺母108端面108b毗邻地装在丝杠102上。
外壳112在延伸段111旁基本上由活塞/缸单元113组成，它包括一环形活塞114和一个相应地设计为环形的缸腔115。环形活塞114通过其内孔与套筒状压柱116连接，丝杠102穿过它导引以及压柱116的内圆周面与丝杠102外圆周面之间有间隙。套筒状压柱116的外圆周面相对于缸115圆形孔的内圆周面密封，通过缸115加压可沿丝杠102纵向L并因而朝第二丝杠螺母108的侧向端面108a移动。
为了快速移动，在第二丝杠螺母108与压柱116相对的那个端面108b处设一同心于第二丝杠螺母108定向的齿轮117，它通过皮带118与图中未表示的电动机连接。
尤其由表示图1中彼此相邻的丝杠螺母106和108所在区域局部放大图的图2可见，在齿轮117或第二丝杠螺母108与间距约1cm装在丝杠102上的第一丝杠螺母106之间，设传动元件119，用于旋转刚性地将施加在齿轮117或第二丝杠螺母108上的扭矩传递给第一丝杠螺母106。传动元件119设计为销子，它们插塞在第一丝杠螺母106面朝第二丝杠螺母108的那个端面106a上的相应的孔120内，以及以其自由端插入制在第二丝杠螺母108端面108b上的另一些孔121内，其中，这些孔121的深度选择为，使第一丝杠螺母106可沿纵向L运动以减小与第二丝杠螺母108的间距a。间距a由间隙S和弹性元件122的结构宽度决定。
此外，在传动元件119的区域内在第一丝杠螺母106与齿轮117或第二丝杠螺母108之间设弹性元件122，它优选地设计为盘形弹簧。借助弹性元件122，一方面使第一丝杠螺母106在快速移动时支承在第二丝杠螺母108上并通过它支承在外壳112上，以及另一方面在施加封闭力时使第二丝杠螺母108的移动运动与第一丝杠螺母106脱开。
下面借助说明压铸机模具闭合过程详细阐述本发明的工作方式。从半模处于打开状态出发，首先需要快速移动以关闭模具。为此，图中未表示的电动机投入运行，它通过皮带118驱动齿轮117。因此，与第二丝杠螺母108固定连接的齿轮117，一方面传动通过滚动轴承110支承在外壳112延伸段111内的第二丝杠螺母108，以及另一方面也通过销子状传动元件119传动第一丝杠螺母106。因此左旋的第一丝杠螺母沿丝杠102纵向L通过弹性元件122支承在丝杠螺母108的端面108b上。第二丝杠螺母108将此支承力通过滚动轴承110、衬套123、外壳112的止挡125传给外壳112，并因而传到机架上。因此，通过沿丝杠102纵向L看左向旋转的第一丝杠螺母106，将为了丝杠102快速移动所需要的力经滚珠105传到丝杠102第一螺线103上，由此使丝杠102沿其纵向直线地向右运动。此借助于丝杠102第一丝杠螺母106的传动一直继续，直到半模互相轻轻地进入接触或直到此时刻之前为止。此时停止通过皮带118驱动。
然后，用于压紧半模和必要时为了最终闭合两个半模所需要的封闭力通过活塞/缸单元113施加。通过右缸腔115a加入压力油，活塞114和与之连接的压柱116向右运动，以及压柱116的右自由端面通过定距环128与第二丝杠螺母108的右端面108a接触，并使此轴向可移动地装在延伸段111内的第二丝杠螺母108与滚动轴承110和衬套123一起，沿丝杠102纵向向右并因而在外壳112套筒状延伸段111的内部移动。
由此，首先消除了在第二螺线104的螺纹槽侧面与第二丝杠螺母108螺纹齿107之间的间隙S，接着为了增大在半模之间的封闭力将丝杠102进一步沿纵向L通过活塞114加压。在这里，力流通过环形活塞114、通过其中央的套筒状压柱116，它的通过定距环128贴靠在第二丝杠螺母106右端面106a上的端面116a、第二丝杠螺母108的螺纹齿104，延伸到丝杠102第二螺线104的螺纹槽上，并由此最终朝半模的方向经过丝杠102。在这里，在第二丝杠螺母108与丝杠102第二螺线104之间的自锁被利用于保持封闭压力。
在增大封闭压力的过程中，第二丝杠螺母108沿丝杠102纵向L相对于第一丝杠螺母106运动，但第一丝杠螺母106没有用封闭力加载，因为设在丝杠螺母106和108的端面106b和108a之间的传动元件沿纵向L有间隙。活塞/缸单元113的总行程由间隙S和机架的弹性决定，并因而按经验约为20至30mm。
为了降低封闭压力，活塞114卸载，以及在第二丝杠螺母108与丝杠102第二螺线104之间的自锁式连接通过起动图中未表示的电动机和借助皮带118与电动机连接的齿轮117取消。可沿丝杠102纵向L相对于第二丝杠螺母108轴向运动的第一丝杠螺母106这时支承在一个设在齿轮117上的环形止挡129上。
弹性元件122设计为，使它大约在为使丝杠102沿纵向L运动的快速行程所需轴向力的1.5倍时变形。
图3表示按另一种实施形式的直线驱动装置101示意透视图。有关活塞/缸单元113和第二丝杠螺母108，此实施形式与上面已说明的一致，所以可以参见其说明。相同的部分采有同样的符号。在此实施形式中，丝杠102有利地设计为空心轴，以便增加能传递的弯曲力。在这里，第一螺线103设在插入空心丝杠的第二根丝杠130上，因为基于为快速移动需要的力较小，所以有较小的丝杠直径就够了。因此第一丝杠102只制有第二螺线104。在此具有独立发明意义的方案中，第一丝杠螺母106固定地装在空心丝杠102背对模具夹紧板131的那一端上。因此，为了在被驱动的第二丝杠螺母108与第二丝杠之间的传扭连接，设一平行于丝杠102、130延伸的轴132。轴132在其端部区通过由皮带轮133和皮带134组成的皮带传动装置，一方面与在第二丝杠螺母108上的齿轮117连接以及另一方面与另一丝杠130背对丝杠102的端部连接。另一丝杠130在背对外壳112的那一端通过支架135支承，支架135与外壳112连接。此外，在丝杠130的另一端设轴承136，另一丝杠130通过它附加地支承在空心丝杠102内。
在此实施例中，丝杠102、130的螺距可选择为不同的，因为这种差异可以通过皮带传动装置的传动比补偿。
尽管借助一种所谓的三板机说明了本发明，但这种直线驱动装置也可以用于所谓的两板机，其中，它不是作为压柱而是作为受拉件工作。在这种使用情况下，通常在位置固定的模具夹紧板与可运动的模具夹紧板之间，在一个假想的四边形的角点内设四根丝杠。由此有可能将被驱动的丝杠螺母以及活塞/缸单元设在固定的或可运动的模具夹紧板上。也还有可能将双丝杠部件与活塞/缸单元在地点上隔开，也就是说，例如活塞/缸单元设在固定的板上，而双丝杠部件设在可运动的板上。此时封闭力通过第二丝杠螺母的丝杠供入。
在双板封闭装置中直线驱动装置的一种实施形式在下面借助图4-9说明。
按图4的压铸机的封闭装置包括一块与机架1固定连接的固定不动的模具夹紧板2和一块可移动地支承在机架1上的可运动的模具夹紧板3。模具夹紧板2和3通过四根横杆4和5互相连接，在按图4的视图中只能看到其中在前面的两根横杆。横杆4、5设在固定的模具夹紧板2中的端部有活塞6、7，活塞旋转固定地装在处于固定的模具夹紧板2内部的缸腔8、9中。设在此位置固定的模具夹紧板2内的液压式活塞/缸单元意味着是用于产生封闭力SK的封闭力装置。活塞6、7将缸腔8、9分成封闭侧缸腔8.1、9.1和打开侧缸腔8.2、9.2，在这里，通过图中未表示的液压设备的液压管10、11向封闭侧缸腔8.1和9.1供入液压介质，可在横杆4、5内产生封闭力SK。
模具夹紧板2、3支承着半模2.1和3.1。运动的模具夹紧板3用实线表示其处于打开位置，以及用点划线表示其处于封闭位置，此时半模2.1、3.1处于接触状态。
在横杆4、5背对位置固定的模具夹紧板2的端部，它们设计为丝杠4.1、5.1以及穿过运动的模具夹紧板3延伸，其中在从运动的模具夹紧板3伸出的端部安装丝杠传动装置12、13，它们可由固定在运动的模具夹紧板3上的电动机15通过齿形皮带14驱动旋转。
图5用半剖面表示具有丝杠传动装置12的丝杠4.1、齿形皮带14、可运动的模具夹紧板3、固定的模具夹紧板2、横杆4、活塞6以及封闭侧缸腔8.1、打开侧缸腔8.2、以及液压管10。
丝杠传动装置12主要包括一个装在丝杠4.1上的第一丝杠螺母16(下面简称“丝杠螺母”)、一个与齿形皮带14处于啮合状态的第二丝杠螺母17(下面称为“旋转套筒17”)，旋转套筒17在运动的模具夹紧板3内借助轴承18和19的支承装置，在丝杠螺母16与旋转套筒17之间起作用的第一弹簧装置20、在轴承18、19的外部轴承支承装置与运动的模具夹紧板3之间起作用的第二弹簧装置21，各一个固定在运动的模具夹紧板3和旋转套筒17上的形式上为制动环22和23的力锁合连接件，它们制有锥形的摩擦力锁合连接面22.1和23.1、以及在旋转套筒17与丝杠4.1之间可力锁合地接合的形式上为螺旋24或形式上为螺线型面25(图8中的梯形螺纹)的啮合装置。
丝杠螺母16和丝杠4.1有螺纹槽，滚珠26在螺纹槽内滚动。丝杠4.1的螺纹槽4.2可以是单线或多线的，以及有在它们之间的槽27，用于旋转套筒17的啮合装置。滚珠26在丝杠螺母16和丝杠4.1的螺纹槽内基本上无间隙地滚动，所以丝杠螺母16相对于旋转固定的丝杠4.1的转动始终准确地具有丝杠螺母16的一种轴向调整运动地进行。
旋转套筒17与丝杠螺母16旋转固定地接合，以及在由丝杠传动装置12实施的打开和关闭运动期间也沿轴向相对于丝杠螺母16无间隙地保持在固定的位置。为做到这一点，旋转套筒17在左侧通过固定止挡以及在右侧借助第一弹簧装置20支承在丝杠螺母16上，第一弹簧装置20在实施打开和关闭运动时保持不压缩。
旋转套筒17相对于丝杠螺母16沿轴向按这样的方式调整，即，使得保持在旋转套筒17内的螺旋24在丝杠4.1的槽27内保持完全不接触，例如与槽27的两个侧面分别有一间隙0.5mm(见图5a)。这种不接触性可保证将丝杠螺母16沿轴向的调整运动通过旋转套筒17在没有明显的旋转阻力的情况下传到运动的模具夹紧板3上。
旋转套筒17相对于丝杠螺母16的轴向调整借助下列装置和措施进行旋转套筒17首先按这样的方式相对于丝杠螺母16旋转，即，使保持在旋转套筒17内的螺旋24与丝杠4.1槽27的右侧贴靠。接着旋转套筒17相对于丝杠螺母16重新反转到，使螺旋24重新相对于丝杠4.1的槽27无间隙地，例如相对于槽27的两侧分别有0.5mm间隙地定位。在丝杠螺母16与旋转套筒17之间的这一相对旋转位置，通过一个在旋转套筒17与丝杠螺母16之间可撑开的锥形夹紧元件28固定。锥形夹紧元件28在固定的摩擦力锁合连接状态与丝杠螺母环16.1贴靠，丝杠螺母16借助槽16.2和楔形键16.3旋转固定但可轴向移动地装在此丝杠螺母环内。
如上面已说明的那样，旋转套筒17在由丝杠传动装置12实施的打开和关闭运动期间始终保持在相对于丝杠螺母16相同的轴向位置，这一方面通过旋转套筒17的止挡17.1支承在丝杠螺母16的左止挡面16.4上，以及另一方面通过第一弹簧装置20支承在丝杠螺母16的右止挡面16.5上。第一弹簧装置20的力调整为，使它在运动的模具夹紧板3移动时沿关闭方向形成的惯性力作用下不会压缩。
旋转套筒17由套筒元件17.2和17.3组成，它们围绕着锥形夹紧元件28以及丝杠螺母16的左和右止挡面16.4、16.5。套筒元件17.3与齿形皮带14啮合。此外，旋转套筒17还包括制动环22.1，轴承衬套17.4和螺母17.5。旋转套筒17的全部零件互相旋转固定地连接。
轴承18和19在中间位置有一内部定距环29的情况下固定在轴承衬套17.4上。
轴承18和19通过其外部轴承环在中间位置有一外部定距环30的情况下可沿轴向移动地支承在可运动的模具夹紧板3上。
轴承18和19的外轴承环和外定距环30意味着在外部的轴承支承装置，旋转套筒17通过此装置沿轴向或可挡靠在第二弹簧装置21上，或可挡靠在与可运动的模具夹紧板3连接的第二制动杯23上。第二弹簧装置21支承在一个与可运动的模具夹紧板3固定连接的法兰环3.2内。
按本发明的封闭装置工作方式如下1.借助丝杠驱动装置打开封闭装置通过借助电动机15和齿形皮带14在丝杠传动装置12、13内引入旋转运动，使可运动的模具夹紧板3与半模3.1一起从图1中点划线表示的关闭位置移到实线表示的打开位置。
按图5，通过齿形皮带14和旋转套筒17引入丝杠螺母16的旋转运动，导致丝杠螺母16沿轴向向左或沿打开方向“0”移动。旋转套筒17通过左止挡面16.4同样向左移动，由此得到图2中用点划线表示的力流K1。此力流从左止挡面16.4经旋转套筒17导入轴承18和19，并从它们那里经密封环引入与运动的模具夹紧板3固定连接的制动环23.1。随着引入打开运动，第二弹簧装置21松弛并导致锥形摩擦力锁合连接面22.1和22.2彼此移开，使间隙宽度B增大并由此使在这之前处于封闭加压位置时形成的摩擦力锁合连接取消，以及可运动的模具夹紧板3被自由旋转的旋转套筒17向左朝打开方向带动。在这里，旋转套筒17的可自由旋转性是通过上述旋转套筒17相对于丝杠螺母16的轴向定位得到的，此时，啮合装置，在这里是螺旋24，按图5a处于完全脱开的状态。如在下面要说明的关闭运动时那样，第一和第二弹簧装置20、21处于未压缩状态，所以一方面使旋转套筒17可相对于丝杠4.1自由旋转，以及另一方面导致锥形摩擦力锁合连接面22.1和23.1脱开。
2.借助丝杠驱动装置关闭封闭装置通过与打开过程反向地通过齿形皮带14和旋转套筒17驱动丝杠螺母16旋转，使旋转套筒17向右或沿关闭方向“S”移动，此时按图6得到用点划线表示的力流K2。此力流从丝杠螺母16经右止挡面16.5和保持刚性的第一弹簧装置20导入旋转套筒17，并从旋转套筒经第一和第二轴承18、19引入外部的轴承支承装置。第二个同样保持刚性的弹簧装置20彼此轴承支承装置向右或朝关闭方向移动，弹簧装置20通过法兰环3.2移动可运动的模具夹紧板3，直至达到图4中用点划线表示的关闭位置，此时，两个半模2.1和3.1在无封闭压力情况下彼此贴靠。在此工作阶段，也由于丝杠螺母16与旋转套筒17之间的轴向定位，按图6a在旋转套筒17与丝杠4.1之间提供可自由旋转的能力。
3.借助封闭加压装置产生封闭压力通过在封闭侧缸腔8.1供入液压介质，使与横杆4或丝杠4.1连接的活塞6向右移动，由此将处于关闭位置的半模2.1和3.1用封闭压力SK彼此压紧。
按图7，通过活塞6引入丝杠4.1内的封闭力SK首先导致丝杠螺母16在第一弹簧装置20压紧情况下向右移动一个微小的量，所以啮合装置，在这里是设在旋转套筒17内的螺旋24，如图7a所示完全支承在槽27的左侧面上。在这里，此位移量基本上等于如在图5a和6a中表示在螺旋24与槽27的两个侧面之间的那个间隙宽度。
按照丝杠螺母16相对于旋转套筒17起先所实施的沿轴向小量移动，得到用点划线表征的第一个力流K3。基于下列事实丝杠4.1通过螺旋24与旋转套筒17按图7a处于直接接触状态，封闭力从丝杠4.1直接引入旋转套筒17，并经轴承18和19从在外部的轴承支承装置传到第二弹簧装置21。因为第二弹簧装置21有比第一弹簧装置20大的弹簧力，所以第二弹簧装置21的压缩在时间上与第一弹簧装置20的压缩略有错开地进行，也就是说，通过压缩第一弹簧装置20首先按图7a在丝杠4.1与旋转套筒17之间建立起直接的轴向力锁合连接，以及产生了第一个力流K3，接着这一力流导致压缩第二弹簧装置21。随着第二弹簧装置21的压缩，使旋转套筒17相对于可运动的模具夹紧板3或制动环23轻微移动，所以它的锥形摩擦力锁合连接面23.1进入与制动环22锥形的摩擦力锁合连接面23.1旋转固定地接触。因为现在由此在丝杠4.1、螺旋24(图7a)、旋转套筒17、制动环22、制动环23和可运动的模具夹紧板3之间构成了旋转固定和直接的力锁合连接，所以第二个具有决定意义的力流K4(用双点的点划线表示)经上述力锁合顺序延伸。
在这里重要之处在于，用于大的静态封闭力的力流不是通过丝杠传动装置12及其很小的滚珠支承面实现的，而是在对于丝杠传动装置12有自动作用的防反转装置(通过锥形摩擦力锁合连接面22.1和23.1的摩擦力锁合连接)的情况下，从液压活塞6、丝杠4.1、螺旋24、旋转套筒17、制动环22、制动环23到运动的模具夹紧板3的直接的力流下实现的。与滚珠丝杠传动装置极小的滚珠支承面相反，按本发明，封闭力是通过螺旋24处提供的长的线状支承面获得的。
若作为啮合装置不采用螺旋24而是采用丝杠16与旋转套筒17互相啮合的螺线型面25，则线状的支承面还可显著扩大。为此图8表示了形式上为梯形螺纹的螺线型面25，借助它可获得长的、宽的、螺旋形延伸的支承面，这种支承面可以承受最大的负荷。
权利要求
1.用于模具，尤其塑料成型机半模，打开和关闭以及在其上施加封闭力的直线驱动装置，包括一个作用在模具上的丝杠传动装置、一个第一丝杠螺母用于打开和关闭模具、一根丝杠和一个作用在模具上用于施加封闭力的活塞/缸单元，其特征为所述活塞/缸单元(113；6、8；7、9)通过一个第二丝杠螺母(108；17)作用在模具上。
2.按照权利要求1所述的直线驱动装置，其特征为所述第二丝杠螺母(108；17)在打开和关闭模具过程中，通过第一丝杠螺母(106；16)力量很小地，优选无载运转地沿丝杠(102；4、5)运动。
3.按照权利要求1或2所述的直线驱动装置，其特征为所述丝杠(102)按顶杆的方式与模具固定连接。
4.按照权利要求1至3之一所述的直线驱动装置，其特征为丝杠(102)有用于第二丝杠螺母(108)的螺线(104)，它的螺纹槽比第二丝杠螺母(108)的螺纹齿(107)的宽度宽。
5.按照权利要求1至4之一所述的直线驱动装置，其特征为丝杠(102)设计成两头的，以及除用于第二丝杠螺母(108)的螺线(104)外还有另一个用于第一丝杠螺母(106)的螺线(103)。
6.按照权利要求5所述的直线驱动装置，其特征为第一丝杠螺母(106)在丝杠(102)上相隔距离(a)装在第二丝杠螺母(108)旁，为了在第一丝杠螺母(106)与第二丝杠螺母(108)之间传递扭矩，它们通过传动元件(119)互相连接，并且，第二丝杠螺母(108)在丝杠(102)上沿其纵向(L)看可相对于第一丝杠螺母(106)移动。
7.按照权利要求6所述的直线驱动装置，其特征为传动元件(119)设计为销子，其中每一个以其端部插入第一丝杠螺母(106)和第二丝杠螺母(108)互相面对的端面(106a、108a)内的孔(120、121)中，以及孔(120、121)的深度和销子的长度按下述方式选择，即使第二丝杠螺母(108)在丝杠(102)上沿其纵向(L)看可相对于第一丝杠螺母(106)移动。
8.按照权利要求6或7所述的直线驱动装置，其特征为第一丝杠螺母(106)通过弹性元件(122)支承在第二丝杠螺母(108)上。
9.按照权利要求8所述的直线驱动装置，其特征为设计为盘形弹簧的弹性元件(122)装在第一丝杠螺母(106)与第二丝杠螺母(108)之间。
10.按照权利要求1至4之一所述的直线驱动装置，其特征为丝杠(102)设计为空心轴，第一丝杠螺母(106)旋转固定地装在丝杠(102)的一端，以及另一根用于打开和关闭模具的丝杠(130)穿过第一丝杠螺母(106)在丝杠(102)内导引。
11.按照权利要求10所述的直线驱动装置，其特征为另一根丝杠(130)通过一根与之平行延伸的轴(132)和皮带传动装置与第二丝杠螺母(108)连接，以传递扭矩。
12.按照权利要求1至11之一所述的直线驱动装置，其特征为第一丝杠螺母(106)和附属的螺线(103)设计为滚珠螺纹传动装置，以及第二丝杠螺母(108)和附属的螺线(104)设计为方螺纹传动装置，优选地设计为梯形螺纹传动装置。
13.按照权利要求1至12之一所述的直线驱动装置，其特征为活塞/缸单元(113)基本上由活塞(114)和在外壳(112)内的缸腔(115)组成，以及，环形的活塞(114)有一套筒状压柱(116)，丝杠(102)穿引过这个压柱。
14.按照权利要求13所述的直线驱动装置，其特征为与套筒状压柱(116)相邻，第二丝杠螺母(108)通过滚动轴承(110)支承在一个设在外壳(112)上的套筒状延伸段(111)内，其中，第二丝杠螺母(108)为了将封闭力从压柱(116)传到丝杠(102)可以沿丝杠(102)的纵向(L)移动。
15.按照权利要求1至14之一所述的直线驱动装置，其特征为在第二丝杠螺母(108)的端面(108a)设一齿轮(117)，用于通过皮带(118)驱动第二丝杠螺母(108)打开和关闭模具。
16.按照权利要求1至15之一所述的直线驱动装置，其特征为活塞/缸单元(113)可液压推动。
17.按照权利要求1、2、4、5、8、15或16所述的直线驱动装置，包括至少一块可运动和一块固定的模具夹紧板(2、3)作为模具，包括多个优选四个丝杠传动装置(12、13)，其中每个丝杠传动装置有一横杆(4、5)，它在其穿过可运动的模具夹紧板(3)的端部设计为丝杠(4.1)，以及，在每个丝杠传动装置中，横杆(4、5)旋转固定地支承在固定的模具夹紧板(2)内，第一丝杠螺母(16)与第二丝杠螺母(17)旋转固定地连接，第二丝杠螺母(17)有啮合装置，在封闭压力增加时第二丝杠螺母(17)通过啮合装置可直接地、以及长的线接触地与丝杠(4.1)连接。第二丝杠螺母(17)与旋转驱动装置(14、15)连接，第二丝杠螺母(17)可轴向移动地支承在可运动的模具夹紧板(3)中的轴承(18、19)内，第二丝杠螺母(17)与一力锁合连接件固定连接，此力锁合连接件通过相对于可运动的模具夹紧板(3)的轴向移动，可与可运动的模具夹紧板(3)的一个互补的力锁合连接件旋转固定地连接，第一丝杠螺母(16)通过一固定止挡(16.4)沿轴向支承在第二丝杠螺母(17)背对可运动的模具夹紧板(3)的一侧上，以及通过第一弹簧装置(20)沿轴向支承在第二丝杠螺母(17)面朝可运动的模具夹紧板(3)的那一侧上，在旋转固定地装在可运动的模具夹紧板(3)内的轴承(18、19)外部轴承支承装置与可运动的模具夹紧板(3)之间设第二弹簧装置(21)，它的弹簧力大于第一弹簧装置(20)的弹簧力，第一弹簧装置(20)的弹簧力按下列标准确定，即，在运动的模具夹紧板(3)通过丝杠传动装置(12、13)实施打开和关闭运动时，第一和第二弹簧装置(20、21)保持不变形，此时，第二丝杠螺母(17)相对于第一丝杠螺母(16)一方面通过支承在固定止挡(16.4)上以及另一方面通过支承在未变形的第一弹簧装置(20)上定位，使第二丝杠螺母(17)的啮合装置相对于丝杠(4.1)处于脱开状态，以及第二弹簧装置(21)的弹簧力按下列标准确定，即在通过丝杠(4.1)引入的封闭力SK有效作用时首先压缩第一弹簧装置(20)，之后第二丝杠螺母(17)相对于第一丝杠螺母(16)以这样的方式移动，即，使第二丝杠螺母(17)的啮合装置进入与丝杠(4.1)完全力锁合连接状态并接着压缩第二弹簧装置(21)，随着第二丝杠螺母(17)实施相对于可运动的模具夹紧板(3)的轴向移动，促使力锁合连接件旋转固定地连接。
18.按照权利要求17所述的直线驱动装置，其特征为第二丝杠螺母(17)的啮合装置由螺旋(24)构成，它设在第二丝杠螺母(17)的螺旋槽内，以及通过第二丝杠螺母(17)相对于第一丝杠螺母(16)的轴向调整，螺旋(24)可与丝杠(4.1)的螺纹槽(27)或完全力锁合地接合或不接触。
19.按照权利要求17所述的直线驱动装置，其特征为第二丝杠螺母的啮合装置由第二丝杠螺母(17)为一方以及丝杠(4.1)为另一方的互相啮合的螺线型面(25)组成。
20.按照权利要求19所述的直线驱动装置，其特征为第二丝杠螺母(17)和丝杠(4.1)的螺线型面(25)按梯形螺纹的类型互相啮合。
21.按照权利要求19所述的直线驱动装置，其特征为第二丝杠螺母(17)和丝杠(4.1)的螺线型面(25)按锯齿形螺纹的类型互相啮合。
22.按照权利要求17至21之一所述的直线驱动装置，其特征为丝杠传动装置(12、13)是一种滚珠丝杠传动装置。
23.按照权利要求17所述的直线驱动装置，其特征为第一丝杠螺螺母(16)和第二丝杠螺母(17)的啮合装置与丝杠(4.1)的相同的螺纹槽啮合。
24.按照权利要求17至23之一所述的直线驱动装置，其特征为第二丝杠螺母(17)相对于第一丝杠螺母(16)旋转固定地轴向定位的装置或调整装置由锥形夹紧元件(28)组成，一个丝杠螺母环(16.1)可借助它旋转固定地与第二丝杠螺母(17)连接，以及第一丝杠螺母(16)借助槽(16.2)和楔形键(16.3)旋转固定和可轴向移动地保持在丝杠螺母环(16.1)内部。
25.按照权利要求17至24之一所述的直线驱动装置，其特征为力锁合连接件是具有锥形摩擦力锁合连接面(22.1、23.1)的制动环(22、23)。
26.按照权利要求17至25之一所述的直线驱动装置，其特征为液压的活塞/缸单元(6、8)设在固定的模具夹紧板(2)内，其中横杆(4)的端部有活塞(6)，活塞(6)装在固定的模具夹紧板(2)的缸腔(8、9)内。
27.按照权利要求17至25之一所述的直线驱动装置，其特征为封闭力装置由一块分成两部分的可运动或固定的模具夹紧板构成，其中，在模具支承板与垫板之间设一个形式上为一个或多个液压的压力元件的液压的压力垫片。
28.具有按照前列诸权利要求之一所述的直线驱动装置的塑料成型机。
全文摘要
本发明涉及一种用于模具，尤其塑料成型机半模，打开和关闭以及在其上施加封闭力的直线驱动装置，包括一个作用在模具上的丝杠传动装置、一个第一丝杠螺母用于打开和关闭模具、一根丝杠和一个作用在模具上用于施加封闭力的活塞/缸单元。为了制造一种用于模具尤其塑料成型机半模打开和关闭的直线驱动装置，它能快速打开和关闭模具以及能能量优化地将封闭力施加在模具上，建议，活塞/缸单元(113)通过第二丝杠螺母(108)作用在模具上。
文档编号B29C45/68GK1489519SQ02804298
公开日2004年4月14日 申请日期2002年1月24日 优先权日2001年1月30日
发明者瓦尔特·沃尔拉布, 吕迪格·奥斯特霍尔特, 拉尔夫·I·迈尔, 克劳斯·贝克尔, I 迈尔, 奥斯特霍尔特, 贝克尔, 瓦尔特 沃尔拉布 申请人:曼内斯曼塑料机械有限公司, 卡劳斯-马菲塑料工业股份公司