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PATENTANSPRÜCHE
1. Mehrfach-Spritzgiesswerkzeug mit einer Mehrzahl von Formhohlräumen, mit mindestens einer zum Anschluss an eine Spritzdüse einer Spritzgiessmaschine bestimmten Angussbuchse, die in Verbindung mit zu jedem der Formhohlräumen führenden Verteilleitungen steht, dadurch gekennzeichnet, dass Umschaltmittel vorgesehen sind, um während eines Spritzzyklus die Formhohlräume in zeitlicher Reihenfolge mit der Angussbuchse zu verbinden.
2. Spritzgiesswerkzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel in einer Schaltstellung jeweils eine Gruppe von Formhohlräumen mit der Angussbuchse verbinden und die übrigen Gruppen verschlossen hält.
3. Spritzgiesswerkzeug nach Patentanspruch 1, mit einem der einen Werkzeughälfte zugeordneten und an die Angussbuchse angeschlossenen Verteiler, insbesondere einem Heisskanalverteiler, in welchem die Verteilleitungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Verteiler zwischen der Angussbuchse und den Einmündungen der Verteilleitungen in die Formhohlräume wenigstens ein Umschaltventil angeordnet ist.
4. Spritzgiesswerkzeug nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil eine zylindrische Ventilkammer aufweist, die einerseits in Strömungsverbindung mit der Angussbuchse steht und von der andererseits die zu den Formhohlräumen führenden Verteilleitungen ausgehen, in welcher Ventilkammer wenigstens ein Ventilkolben angeordnet ist, der zwischen zwei Schaltstellungen verschieb- bar ist.
5. Spritzgiesswerkzeug nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben zwei die Ventilkammer dichtend ausfüllende Endabschnitte aufweist, die miteinander durch einen mittleren Abschnitt geringeren Durchmessers verbunden sind, wobei die Ventilkammer im Bereich des mittleren Abschnittes des Ventilkolbens in steter Verbindung mit der Angussbuchse steht.
6. Spritzgiesswerkzeug nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des mittleren Abschnittes des Ventilkolbens geringer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten, von der Ventilkammer zu je einem der Formhohlräume führenden Verteilleitungen.
7. Verfahren zum Betrieb des Mehrfach-Spritzgiesswerkzeuges nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Spritzzyklus zunächst eine Gruppe der im Bereich der Mitte des Werkzeuges angeordneten und danach die übrigen Formhohlräume beschickt werden.
Die Erfindung betrifft ein Mehrfach-Spritzgiesswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Mehrfach-Spritzgiesswerkzeuges.
Bekanntlich muss die von einer Spritzgiessmaschine auf das Spritzgiesswerkzeug ausgeübte Formzuhaltekraft stets grösser sein, als die während eines Spritzzyklus auftretende, maximale Auftreibskraft, die bestrebt ist, die Formhälften aus der Schliessstellung in die Offenstellung zu drängen. Die Auftreibskraft in einem Spritzgiesswerkzeug ist im wesentlichen vom maximalen Spritzdruck und von dem gesamten Flächeninhalt der Projektion der Formhohlräume auf die Formtrennebene abhängig. Gerade bei Mehrfach-Spritzgiesswerkzeugen wird angestrebt, möglichst viele Formhohlräume in den verfügbaren Raum unterzubringen und zwar zweckmässig in einer zur Bewegungsachse der Formhälften möglichst symmetrischen Anordnung.
Es kann ohne weiteres vorkommen, dass in dem (gegebenen) zur Verfügung stehenden Raum an sich so viele Formhohlräume im Werkzeug untergebracht werden könnten, dass die Summe der auf die Formtrennebene projizierten Flächen der Formhohlräume so gross wird, dass sie zu einer Auftreibskraft führen würde, die in gefährliche Nähe der ebenfalls gegebenen Formzuhaltekraft kommt oder diese gar übersteigt.
Ein Zweck der Erfindung besteht nun darin, ein Mehrfach-Spritzgiesswerkzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Anzahl Formhohlräume unabhängig von der gegebenen Formzuhaltekraft so gewählt werden kann, dass der zur Verfügung stehende Raum optimal genutzt werden kann. Ausserdem soll die Auftreibskraft während eines Spritzzyklus erheblich vermindert werden.
Die Erfindung stützt sich unter anderem auch auf die Erkenntnis, dass von der Dauer eines Spritzzyklus der weitaus grösste Teil auf die Kühlzeit entfällt, während das eigentliche Beschicken der Formhohlräume und das gegebenenfalls vorgesehene Nachdrücken nur einen geringen Bruchteil dieser Dauer in Anspruch nimmt.
Basierend auf dieser Erkenntnis ist das vorgeschlagene Mehrfach-Spritzgiesswerkzeug gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass Umschaltmittel vorgesehen sind, um während eines Spritzzyklus die Formhohlräume in zeitlicher Reihenfolge mit der Angussbuchse zu verbinden.
Dadurch ist es möglich, die Beschickung der Formhohlräume und das gegebenenfalls vorgesehene Nachdrücken in mehreren, zum Beispiel zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Etappen durchzuführen, wobei an die letzte Etappe die Kühlzeit anschliesst. Die Auftreibskraft wird entsprechend der Anzahl Etappen geringer, tritt aber während eines Spritzzyklus so oft auf, als Etappen vorgesehen sind. Mit anderen Worten wird die Formzuhaltekraft während eines Spritzzyklus mehrfach ausgenützt und kann dadurch geringer angesetzt werden. Die Anzahl der Formhohlräume und deren Anordnung kann so gewählt werden, dass der (für eine bestimmte Spritzgiessmaschine gegebene) Raum optimal ausgenützt werden kann, ohne Gefahr zu laufen, dass diese optimale Raumausnützung zu einer Auftreibskraft führt, die nicht ohne weiteres von der Formzuhaltekraft überwunden werden kann.
Die Dauer eines Spritzzyklus wird zwar um die Dauer der zweiten bis zur letzten Beschickungsetappe erhöht, aber die Produktionsleistung kann dank der möglichen Vermehrung der Formhohlräume insgesamt gesteigert werden.
Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 im Schnitt etwa längs der Linie I-I der Fig. 2 ein Mehrfach-Spritzgiesswerkzeug,
Fig. 2 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 auf die geöffnete, in Fig. 1 rechts erscheinende Werkzeughälfte, die unten zur Sichtbarmachung des Heisskanalverteilers weggebrochen ist, und
Fig. 3 in vereinfachter grafischer Darstellung den zeitlichen Verlauf des Druckes (bzw. der Auftreibskraft) beim Werkzeug der Fig. 1 und 2 während eines Spritzzyklus.
Beim dargestellten Spritzgiesswerkzeug 10 erkennt man zwei Aufspannplatten 11, 12. Die Aufspannplatte 11 ist von einer Angussbuchse 13 durchsetzt, die zum Anschluss an eine Spritzdüse 14 einer nicht dargestellten Spritzgiessmaschine bestimmt ist und die an einem Heisskanalverteiler 15 befestigt ist. In der Angussbuchse 13 ist eine zentrale Bohrung 16 vorhanden, die mit einer Hauptverteilleitung 17 im Heisskanalverteiler 15 fluchtet. Die Hauptverteilleitung 17 verzweigt sich in zwei Äste 18, 19 (vergleiche Fig. 2), die sich ihrerseits an ihren Enden in je zwei Verteilleitungen 20, 21, 22, 23 verzweigen. Die Verteilleitungen 20, 22 einerseits und
die Verteilleitungen 21, 23 andererseits münden in je eine im Heisskanalverteiler 15 ausgebildeten zylindrischen Bohrung 24 bzw. 25 die - wie noch darzulegen sein wird - als Ventilkammer dient. Von jeder dieser Bohrungen 24, 25 gehen eine Anzahl, im vorliegenden Fall deren vier Beschickungsleitungen 26 aus, die sich in je einer vom Heisskanalverteiler 15 abstehenden und sich in die Rückseite einer auf der Aufspannplatte 11 festgespannten Formhälfte 27 hineinerstreckenden Warmhaltedüse 28, beispielsweise aus Kupfer, fortsetzen. In der Formhälfte 27 sind acht, in Fig. 2 mit 1 bis 8 numerierte Nester ausgebildet. Jede der Beschickungsleitungen 26 mündet in eines der Nester 1 bis 8.
In jedes der Nester 1 bis 8 ragt - bei geschlossenem Werkzeug - eine von einer auf der Aufspannplatte 12 festgespannten Formhälfte 29 vorstehende Erhebung 30, so dass die Formhohlräume in diesem Beispiel die Form von etwa viereckigen Dosen haben, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist.
Der Formhälfte 29 bzw. der Aufspannplatte 12 sind auch die für jeden Formhohlraum vorgesehenen Auswerferstifte 31 zugeordnet (in Fig. 1 nur für den Formhohlraum des Nestes 1 dargestellt) die, wie üblich, über ein Plattenpaar 33 gemeinsam von einem Auswerferstössel 32 betätigbar sind.
In jeder der Bohrungen 24, 25 sind zwei Ventilkolben 34 verschiebbar angeordnet. Von diesen ist in Fig. 1 nur der oben in der Bohrung 25 angeordnete Ventilkolben dargestellt. Jeder Ventilkolben 34 weist die entsprechende Bohrung 24 bzw. 25 dichtend abschliessende zylindrische Endabschnitte 35, 36 auf, die miteinander durch einen mittleren Abschnitt 37 geringeren Durchmessers verbunden sind. Die Länge des mittleren Abschnittes 37 ist etwas geringer als der Abstand zwischen zwei benachbarten, von der Bohrung 25 (oder 24) ausgehenden Beschickungsleitungen 26. Die oberen Ventilkolben 34 in den Bohrungen 24 und 25 sind, wie gestrichelt dargestellt, an ein gemeinsames, elektrisches, hydraulisches, pneumatisches oder mechanisches Betätigungselement 38 gekoppelt, mittels welchem diese Ventilkolben 34 im Sinne des Doppelpfeiles zwischen zwei Schaltstellungen verschiebbar sind.
Sinngemäss dasselbe gilt für die unteren, in den Bohrungen 24, 25 vorhandenen Ventilkolben, deren Betätigungselement mit 40 bezeichnet ist.
In der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung stehen die zu den Nestern 5, 6, 7, 8 führenden Beschickungsleitungen 26 in Verbindung mit den betreffenden Verteilleitungen 20, 21, 22 bzw. 23, während der Endabschnitt 35 der Ventilkolben 34 die zu den Nestern 1, 2, 3 bzw. 4 führenden Beschickungsleitungen 26 verschlossen hält.
Ein Spritzzyklus mit dem dargestellten Werkzeug spielt sich wie folgt ab: Ist das Werkzeug geschlossen, werden zunächst die Formhohlräume mit den Nestern 5, 6, 7, 8, nämlich die im Bereich der Mitte des Werkzeuges angeordneten Formhohlräume beschickt (Ventilkolben 34 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung). Danach wird in den beschickten Formhohlräumen nachgedrückt. Sodann werden die Ventilkolben 34 durch die Betätigungselemente 38, 40 umgeschaltet, so dass die Endabschnitte 35 die zu den Nestern 1, 2, 3, 4 führenden Beschickungsleitungen 26 freigeben, während die Endabschnitte 36 die übrigen Beschickungsleitungen absperren.
Diese Umschaltung erfordert eine praktisch vernachlässigbare Zeit. Nach der Umschaltung werden die Formhohlräume mit den Nestern 1 bis 4 beschickt und in diesen nachgedrückt. Anschliessend folgt die Kühlzeit, die in der Regel länger dauert als die beiden Beschickungsetappen. Danach wird das Werkzeug geöffnet und die Spritzlinge werden aus der Form ausgeworfen. Nach erneutem Umschalten der Ventilkolben 34 kann ein neuer Spritzzyklus beginnen.
In Fig. 3 ist der zeitliche Druckverlauf und damit auch der Verlauf der Auftreibskraft während eines Spritzzyklus der Dauer t für das Werkzeug der Fig. 1 und 2 dargestellt.
Während der Zeit tl, beispielsweise während einer Sekunde, erfolgt die erste Beschickungsetappe der Formhohlräume mit den Nestern 5 bis 8. Der maximale Spritzdruck ist mit P angegeben. Das Nachdrücken erfolgt bei P'. Während der Zeit t2 (gleich lang wie tl) erfolgt die Beschickungsetappe der Formhohlräume mit den Nestern 1 bis 4. Danach folgt die mit t3 angegebene Kühlzeit von beispielsweise drei Sekunden.
Würden beim vorliegenden Beispiel alle Formhohlräume gleichzeitig beschickt, dann würde zwar nur ein Druckstoss erfolgen, aber die Auftreibskraft würde verdoppelt. Der Spritzzyklus würde zwar weniger Zeit in Anspruch nehmen, wie dies gestrichelt angedeutet ist. Berücksichtigt man aber auch die zum Öffnen des Werkzeuges, die zum Auswerfen der Spritzlinge und die zum Schliessen des Werkzeuges erforderliche Zeit, gibt sich die Verlängerung des Spritzzyklus beim vorliegenden Beispiel um t2 als ohne weiteres tragbar zu erkennen, umsomehr als auch die Formzuhaltekraft geringer angesetzt und damit die Beanspruchung der ganzen Spritzgiessmaschine vermindert wird.
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PATENT CLAIMS
1. Multiple injection molding tool with a plurality of mold cavities, with at least one sprue bushing intended for connection to an injection nozzle of an injection molding machine, which is connected to distribution lines leading to each of the mold cavities, characterized in that switching means are provided to change the mold cavities during an injection cycle to be connected to the sprue bushing in chronological order.
2. Injection molding tool according to claim 1, characterized in that the switching means in a switching position each connect a group of mold cavities with the sprue bushing and keep the other groups closed.
3. Injection molding tool according to claim 1, with one of the tool half assigned and connected to the sprue bushing distributor, in particular a hot runner manifold, in which the distribution lines are formed, characterized in that in the distributor between the sprue bushing and the openings of the distribution lines into the mold cavities at least one Switch valve is arranged.
4. Injection molding tool according to claim 3, characterized in that the switching valve has a cylindrical valve chamber which is in flow connection with the sprue bush on the one hand and from which on the other hand the distribution lines leading to the mold cavities originate, in which valve chamber at least one valve piston is arranged, which is arranged between two Switch positions can be moved.
5. Injection molding tool according to claim 4, characterized in that the valve piston has two end sections sealingly filling the valve chamber, which are connected to one another by a central section of smaller diameter, the valve chamber being in constant communication with the sprue bush in the region of the central section of the valve piston.
6. Injection mold according to claim 5, characterized in that the length of the central portion of the valve piston is less than the distance between two adjacent distribution lines leading from the valve chamber to one of the mold cavities.
7. The method for operating the multiple injection mold according to claim 1, characterized in that during a injection cycle, first a group of arranged in the center of the tool and then the remaining mold cavities are loaded.
The invention relates to a multiple injection mold according to the preamble of claim 1 and a method for operating this multiple injection mold.
As is known, the mold locking force exerted by an injection molding machine on the injection molding tool must always be greater than the maximum driving force which occurs during an injection cycle and which tends to force the mold halves out of the closed position into the open position. The driving force in an injection mold is essentially dependent on the maximum injection pressure and on the total area of the projection of the mold cavities onto the mold parting plane. In the case of multiple injection molding tools in particular, the aim is to accommodate as many mold cavities as possible in the available space, and expediently in an arrangement that is as symmetrical as possible to the axis of movement of the mold halves.
It can easily happen that so many mold cavities could be accommodated in the mold in the (given) available space that the sum of the areas of the mold cavities projected onto the mold parting plane becomes so large that it would lead to a buoyancy force. that comes in dangerous proximity to the given mold locking force or even exceeds it.
One purpose of the invention is to create a multiple injection molding tool of the type mentioned at the outset, in which the number of mold cavities can be selected independently of the given mold clamping force in such a way that the available space can be optimally used. In addition, the buoyancy should be significantly reduced during a spray cycle.
The invention is based, among other things, on the knowledge that the vast majority of the duration of a spraying cycle is attributable to the cooling time, while the actual loading of the mold cavities and the optional re-pressing takes up only a small fraction of this duration.
Based on this knowledge, the proposed multiple injection mold according to the invention is characterized in that switchover means are provided in order to connect the mold cavities to the sprue bushing in chronological order during an injection cycle.
This makes it possible to carry out the feeding of the mold cavities and the optionally provided repressing in several, for example two, immediately consecutive stages, the cooling stage following the last stage. The buoyancy is reduced according to the number of stages, but occurs during a spray cycle as often as stages are provided. In other words, the mold locking force is used several times during a spraying cycle and can therefore be used less. The number of mold cavities and their arrangement can be selected so that the space (given for a specific injection molding machine) can be optimally used without running the risk that this optimal use of space leads to a driving force that is not easily overcome by the mold locking force can.
The duration of one injection cycle is increased by the duration of the second to the last loading stage, but the production output can be increased overall thanks to the possible increase in the mold cavities.
An example of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
1 in section approximately along the line I-I of FIG. 2, a multiple injection mold,
Fig. 2 is a view from the direction of arrow II of Fig. 1 to the open, appearing in Fig. 1 right half of the tool, which has broken away to make the hot runner distributor visible, and
Fig. 3 shows a simplified graphic representation of the time course of the pressure (or the driving force) in the tool of Figs. 1 and 2 during a spray cycle.
In the injection mold 10 shown, two clamping plates 11, 12 can be seen. The clamping plate 11 is penetrated by a sprue bushing 13, which is intended for connection to a spray nozzle 14 of an injection molding machine, not shown, and which is fastened to a hot runner distributor 15. In the sprue bush 13 there is a central bore 16 which is aligned with a main distribution line 17 in the hot runner distributor 15. The main distribution line 17 branches into two branches 18, 19 (see FIG. 2), which in turn branch into two distribution lines 20, 21, 22, 23 at their ends. The distribution lines 20, 22 on the one hand and
the distribution lines 21, 23, on the other hand, open into a cylindrical bore 24 or 25 formed in the hot runner distributor 15, which - as will be explained later - serves as a valve chamber. From each of these bores 24, 25 a number, in the present case their four feed lines 26, which each protrude from the hot runner distributor 15 and extend into the rear of a mold half 27 clamped on the clamping plate 11, for example made of copper, continue. Eight nests, numbered 1 to 8 in FIG. 2, are formed in the mold half 27. Each of the feed lines 26 opens into one of the nests 1 to 8.
In each of the nests 1 to 8, when the tool is closed, a protrusion 30 protrudes from a mold half 29 clamped on the clamping plate 12, so that the mold cavities in this example have the shape of approximately square cans, as can be seen in FIG. 1 .
The mold half 29 or the clamping plate 12 are also assigned the ejector pins 31 provided for each mold cavity (shown only in FIG. 1 for the mold cavity of the nest 1), which, as usual, can be actuated together by an ejector plunger 32 via a pair of plates 33.
Two valve pistons 34 are arranged displaceably in each of the bores 24, 25. Of these, only the valve piston arranged at the top in the bore 25 is shown in FIG. 1. Each valve piston 34 has the corresponding bore 24 or 25 sealingly closing cylindrical end sections 35, 36 which are connected to one another by a central section 37 of smaller diameter. The length of the middle section 37 is slightly less than the distance between two adjacent feed lines 26 starting from the bore 25 (or 24). As shown in dashed lines, the upper valve pistons 34 in the bores 24 and 25 are connected to a common electrical Hydraulic, pneumatic or mechanical actuating element 38 coupled, by means of which these valve pistons 34 can be moved between two switching positions in the sense of the double arrow.
The same applies analogously to the lower valve pistons in the bores 24, 25, the actuating element of which is designated by 40.
In the switch position shown in FIG. 1, the feed lines 26 leading to the nests 5, 6, 7, 8 are connected to the relevant distribution lines 20, 21, 22 and 23, while the end section 35 of the valve pistons 34 are connected to the nests 1 , 2, 3 and 4 leading feed lines 26 keeps closed.
A spray cycle with the tool shown takes place as follows: If the tool is closed, the mold cavities are first loaded with the nests 5, 6, 7, 8, namely the mold cavities arranged in the area of the center of the tool (valve piston 34 in the position shown in FIG 1 position shown). Then the mold cavities are pressed. The valve pistons 34 are then switched by the actuating elements 38, 40, so that the end sections 35 release the feed lines 26 leading to the nests 1, 2, 3, 4, while the end sections 36 shut off the remaining feed lines.
This switchover requires a practically negligible time. After the switchover, the mold cavities are loaded with nests 1 to 4 and pressed into them. This is followed by the cooling time, which usually takes longer than the two loading stages. The mold is then opened and the moldings are ejected from the mold. After switching the valve pistons 34 again, a new injection cycle can begin.
3 shows the pressure course over time and thus also the course of the driving force during a spraying cycle of the duration t for the tool of FIGS. 1 and 2.
During the time t1, for example for a second, the first loading stage of the mold cavities with the nests 5 to 8 takes place. The maximum spray pressure is indicated by P. The pressing takes place at P '. During the time t2 (the same length as tl) the mold cavities are loaded with nests 1 to 4. This is followed by the cooling time of t3, for example three seconds.
If all of the mold cavities were loaded at the same time in the present example, only a pressure surge would occur, but the buoyancy would be doubled. The spray cycle would take less time, as indicated by dashed lines. However, if one also takes into account the time required to open the mold, the time required to eject the moldings and the time required to close the mold, the extension of the spraying cycle in the present example by t2 can be recognized as easily manageable, all the more so that the mold clamping force is set and so that the load on the entire injection molding machine is reduced.