DE102005014192B4

DE102005014192B4 - Ventilnadel mit einem Sensor für eine ventilbetätigte Düse

Info

Publication number: DE102005014192B4
Application number: DE102005014192.7A
Authority: DE
Inventors: George Olaru
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: KR20060044809A; CN1672903A; US7410354B2; CN100563990C; US20040185142A1; DE102005014192A1; JP2005280356A; US20070104823A1; CA2502377A1; US7182893B2

Abstract

Eine Spritzgießvorrichtung (10) umfassend: einen Verteiler (12) zum Aufnehmen eines Schmelzestroms aus formbarem Material; mindestens eine in Fluidverbindung mit dem Verteiler (12) stehende Düse (14) zum Aufnehmen des Schmelzestroms; eine Ventilnadel (11), die sich durch einen Schmelzekanal der Spritzgießvorrichtung (10) erstreckt, die Ventilnadel (11) ist axial beweglich, um die Strömung des Schmelzestroms in dem Schmelzekanal zu steuern; und mindestens einen Drucksensor (56), der mit der Ventilnadel (11) gekoppelt ist.; dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (56) in einem internen Kanal (60) angeordnet ist, der sich durch die Ventilnadel (11) erstreckt und der Drucksensor (56) axial beweglich mit der Ventilnadel (11) ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Spritzgießvorrichtung mit einem Verteiler, mindestens einer Düse und einer Ventilnadel mit einem Kanal.
Hintergrund der Erfindung
In einer Spritzgießvorrichtung müssen die Formbedingungen von jedem einer Vielzahl von Formhohlräumen so nah wie möglich an den vorbestimmten idealen Formbedingungen sein, um sicherzustellen, dass Formteile mit einer hohen Qualität produziert werden. Jede deutliche Abweichung in der Temperatur und/oder dem Druck von einem oder mehreren Formhohlräumen kann zur Produktion von Formteilen unterhalb des Standards führen.
Druck- und/oder Temperatursensoren werden in Spritzgießvorrichtungen verwendet, um Formbedingungen von jedem einer Vielzahl von Formhohlräumen zu bestimmen. Es ist bekannt, einen Druck- und/oder Temperatursensor entlang eines Düsenschmelzekanals, eines Verteilerschmelzekanals, und/oder in einem Formhohlraum zu positionieren, um Verarbeitungsbedingungen an den entsprechenden Orten der Spritzgießvorrichtung zu messen. In einem ventilbetätigten Spritzgießsystem ist es bekannt, eine Druckmessvorrichtung stromaufwärts von einer Ventilnadel zu positionieren, so dass sie den Druck misst, wenn ein rückseitiges Ende der Ventilnadel in direktem oder indirektem Kontakt mit der Druckmessvorrichtung steht, wenn die Ventilnadel in einer zurückgezogenen Position ist. Die Druckschrift US 5 071 340 A beschreibt eine Spritzgießvorrichtung mit einer ventilbetätigten Heißkanaldüse, wobei die Ventilnadel einen inneren Fluidkanal zur Kühlung der Ventilnadel aufweist.
Überblick der Erfindung
Die Erfindung ist auf eine Spritzgießvorrichtung mit mindestens einem Verteiler zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von formbaren Material und zum Liefern des Schmelzestroms zu mindestens einer Düse, die in Fluidverbindung mit einem Formhohlraum steht, gerichtet. Die Spritzgießvorrichtung umfasst mindestens eine Ventilnadel, die axial beweglich in einem Schmelzekanal davon angeordnet ist, um den Schmelzestrom in Bezug auf den Formhohlraum zu steuern. In der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein Drucksensor in einem internen Ventilnadelkanal angeordnet, an einem vorderen Ende der Ventilnadel gekoppelt und mit ihr axial beweglich, so dass der Sensor eine Verarbeitungsbedingung des Schmelzestroms misst.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Aufnehmen mindestens einer Verarbeitungsbedingung in einer Spritzgießvorrichtung, das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer axial beweglichen Ventilnadel, die sich durch einen Schmelzekanal der Vorrichtung erstreckt, wobei die Ventilnadel mindestens einen Drucksensor einschließt, der an einem stromabwärtigen Ende der Ventilnadel angeordnet ist; Einspritzen eines Schmelzestroms über den Schmelzekanal in den Formhohlraum; Aufnehmen mindestens der Druckinformation des Schmelzestroms durch den Drucksensor; und Senden der aufgenommenen Informationen an einen Regler.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in vollständiger Weise mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern ähnliche Strukturen bezeichnen, beschrieben.
1 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Spritzgießvorrichtung umfasst eine ventilbetätigte Düse mit einer Ventilnadel in einer geöffneten Position.
2 ist eine Seitenschnittansicht ähnlich der 1 mit der Ventilnadel in einer geschlossenen Position.
3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ventilnadel entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4a bis 4b sind Seitenschnittansichten eines stromabwärtigen Teils einer Ventilnadel entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Seitenschnittansicht einer Spritzgießvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Spritzgießvorrichtung umfasst eine ventilbetätigte Düse mit einer Ventilnadel in einer geöffneten Position.
7 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Mehrfachanguss-Spritzgießvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8a, 8b und 8c sind Seitenschnittansichten eines Teils einer Co-Spritzgießvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Nunmehr auf die 1 und 2 bezugnehmend wird eine Spritzgießvorrichtung 10 im Allgemeinen gezeigt. Die Spritzgießvorrichtung 10 umfasst einen Verteiler 12, eine Vielzahl von Düsen 14 und einen Formhohlraumblock 16. Der Verteiler 12 umfasst einen Einlass 18 zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von formbaren Material von einer Maschinendüse (nicht gezeigt). Der Schmelzestrom strömt von dem Einlass 18 durch einen Einlasskanal 20 und eine Vielzahl von Zwischenschmelzekanälen 22 zu einer Vielzahl von Ausgangsschmelzekanälen 24, die stromabwärts von den Zwischenschmelzekanälen 22 angeordnet sind. Der Verteilerblock 12 wird durch einen Heizer 26 beheizt, der jede geeignete Art von in der Technik bekannten Verteilerheizern sein kann.
Die Düsen 14 sind stromabwärts von den Ausgangsschmelzekanälen 24 des Verteilers 12 positioniert. Jede Düse 14 umfasst einen Düsenkörper 28 mit einem sich dort hindurch erstreckenden Düsenschmelzekanal 30. Der Düsenschmelzekanal 30 erhält Schmelze von dem Ausgangsschmelzekanal des Verteilers 12. Die Düse 14 ist durch einen Düsenhalter 32 beheizt, der in jeder bekannten Weise an der Düse 14 angebracht sein kann. Zum Beispiel kann der Düsenheizer 30 die Außenseite des Düsenkörpers 28, wie in 1 gezeigt, umgeben oder alternativ kann der Düsenheizer 32 in dem Düsenkörper 28 eingebettet sein.
Der Düsenschmelzekanal 30 endet an der Angussöffnung 34, die den Eingang von dem Düsenschmelzekanal 30 im Formhohlraum 36 in dem Formhohlraumblock 16 bildet. Die Schmelze tritt von dem Düsenschmelzekanal 30 über die Angussöffnung 34 in den Formhohlraum 36 ein. Der Formhohlraumblock 16 wird durch ein Kühlmittel gekühlt, das durch die Kühlkanäle 37 strömt.
In jedem Düsenschmelzekanal 30 ist eine Ventilnadel 11 angeordnet, um die Strömung der Schmelze in einen entsprechenden Formhohlraum 36 zu steuern. Jede Ventilnadel 11 bewegt sich in dem Düsenschmelzekanal 30 hin und her, um wahlweise die Angussöffnung 34 zu öffnen und zu schließen.
Die Ventilnadel 11 wird durch einen Stellantrieb 38 betätigt. Der Stellantrieb 38 kann jede geeignete Art eines Stellantriebs sein. Zum Beispiel kann der Stellantrieb 38 eine Kammer 40 mit einem ersten Fluiddurchgang 42 nahe dem ersten Ende der Kammer 40, einem zweiten Fluiddurchgang 44 nahe dem gegenüberliegenden Ende der Kammer 40, einen Kolben 46 in der Kammer 40 und einen Arm 48, der sich von dem Kolben 46 bis außerhalb der Kammer 40 erstreckt, umfassen. Der Arm 48 kann den Kolben 46 innerhalb der Kammer 40 mit Hilfe eines geeigneten Verbindungsmittels mit der Ventilnadel 11 verbinden. Aus mehreren Gründen, einschließlich der einfachen Reinigung, ist der Arm 48 bevorzugt außerhalb jedes Schmelzekanals 22 und 30 mit der Ventilnadel 11 verbunden, so dass es der Schmelze nicht möglich ist in die Verbindung zu sickern. Der Arm 48 kann auch starr mit dem Kolben 46 verbunden sein. Ein Fluid, so wie zum Beispiel ein Hydrauliköl oder Luft, kann in die Kammer 40 auf einer Seite des Kolbens 46 mit einem ausgewählten Druck eingeführt und/oder auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 46 entfernt werden, um den Kolben 46, (und dadurch den Arm 48 und die Ventilnadel 11), in eine Richtung entweder auf die Angussöffnung 34 zu oder davon weg zu bewegen. Die Bewegung der Ventilnadel 11 in Richtung auf und weg von der Angussöffnung 34 steuert die Schmelzeströmung in den Formhohlraum 36.
Die Ventilnadel 11 erstreckt sich durch einen Formstopfen 50 in den Ausgangsschmelzekanal 24 und den Düsenschmelzekanal 30. Der Formstopfen 50 dichtet um die Ventilnadel 11 herum ab, um Schmelze daran zu hindern, aus dem Ausgangsschmelzekanal 24 zu entweichen. Der Schmelzestopfen 50 wirkt als eine Lagerung, die ein Gleiten der Ventilnadel 11 dort hindurch erlaubt, so dass die Ventilnadel 11 sich wie gewünscht in den Schmelzekanälen 24 und 30 bewegen kann. In der in 1 gezeigten Position ist die Ventilnadel 11 in der geöffneten Position, die eine Schmelzeströmung in den Formhohlraum 36 erlaubt.
Die Ventilnadel 11 umfasst einen Ventilnadelkörper 52, der ein Endteil 53 mit einer Endoberfläche 54 aufweist. Das Endteil 53 der Ventilnadel 11 kann, wie in den 1 und 2 gezeigt, Spitz zulaufen, oder alternativ jede geeignete Form aufweisen, wie beispielsweise zylindrisch. Das Endteil 53 wird im Allgemeinen zum Zweck der Angusssteuerung verwendet, d. h. für das Schließen der Angussöffnung 34 und ist daher so geformt, um zur Angussöffnung 34 zu passen. In der in 2 gezeigten Position ist die Ventilnadel 11 in der geschlossenen Position, mit dem in der Angussöffnung 34 positionierten Endteil 53, um eine Schmelzeströmung in den Formhohlraum 36 zu verhindern.
Die Ventilnadel 11 umfasst weiter einen Kopf 55. Der Kopf 55 wird verwendet, um die Verbindung der Ventilnadel 11 mit dem Kolben 46 zu erleichtern. Der Kopf 55 ist am stromaufwärtigen Ende der Ventilnadel 11 postioniert. Der Kopf 55 ist im Allgemeinen ein scheibenförmiges Teil, das einen größeren Durchmesser als den des Ventilnadelkörpers 52 aufweist. Der Kopf 55 kann durch jedes geeignete bekannte Mittel erfasst werden, so dass die Ventilnadel 11 von dem Arm 48 entfernbar ist.
Ein Drucksensor 56 ist in einem inneren Kanal 60 der Ventilnadel 11 vorgesehen. Der Drucksensor 56 umfasst einen Anschluss 58, der ein Empfangsteil 62 des Drucksensors 56 mit einem Regler 65 verbindet, der die Messungen des Drucksensors 56 aufnimmt, verarbeitet, überträgt und/oder aufzeichnet. Der Anschluss 58 kann ein einzelner Draht oder mehrere Drähte sein, je nach Art des verwendeten Drucksensors 56. Es kann jede geeignete Art eines Drucksensors, der fähig ist Drücke zwischen 100 und 3.000 bar aufzunehmen, verwendet werden. Zum Beispiel kann der Druckmesssensor Nr. 6183 A, der Kistler Instrument Corporation aus Amherst, New York, geeignet sein.
Das Empfangsteil 62 des Drucksensors 56 ist derart positioniert, so dass eine stromabwärtige Oberfläche oder Schmelzekontaktoberfläche 63 des Empfangsteils 62 bündig mit der Endoberfläche 54 der Ventilnadel 11 ist. Dies erlaubt es dem Drucksensor 56 in direktem Kontakt mit dem Schmelzestrom zu sein, so dass der Druck der Schmelze gemessen werden kann, wenn die Ventilnadel 11 in jeder Position ist.
Der Anschluss 58 des Drucksensors 56 verlässt den Ventilnadelkörper 52 an einem Ausgangspunkt 64 der außerhalb des Düsenschmelzekanals 30 und des Verteilerausgangsschmelzekanals 24 ist. Der Ausgangspunkt 64 kann an jeder geeigneten Position der Ventilnadel 11 sein, sowie zum Beispiel auf der Seite des Ventilnadelkörpers 52, wie gezeigt. Die Position des Ausgangspunkts 64 sollte so sein, dass der Anschluss 58 nicht die Bewegung der Ventilnadel 11 in den Schmelzekanälen 24 und 30 beeinträchtigt. Der Anschluss 58 zwischen der Ventilnadel 11 und dem Regel 65 sollte lang genug sein, so dass er nicht die Bewegung der Ventilnadel 11 beeinträchtigt.
Der Drucksensor 56 erlaubt eine kontinuierliche Messung des Schmelzestroms. Wenn die Ventilnadel 11 in der zurückgezogenen Position aus 1 ist, dann misst der Drucksensor 56 den Druck der Schmelze in dem Düsenschmelzekanal 30. Wenn die Ventilnadel 11 in der vorgeschobenen Position aus 2 ist, in der das Endteil 53 der Ventilnadel 11 mit der Angussöffnung 34 in Eingriff ist, dann misst der Drucksensor den Druck der Schmelze in dem Formhohlraum 36.
Jede Ventilnadel 11 in der Spritzgießvorrichtung 10 ist mit einem Drucksensor 56 ausgestattet, so dass der Druck in jedem der Vielzahl von Düsenschmelzekanäle 30 und entsprechenden Formhohlräumen 36 gemessen werden und mit anderen Düsenschmelzekanälen 30 und Formhohlräumen 36 in der Spritzgießvorrichtung 10 verglichen werden kann.
In einer Ausführungsform kann der Regler 65 verwendet werden, um eine Rückmeldung zu liefern, um die Stärke der durch die Ventilnadel 11 beim folgenden Einspritzen erreichten Füllung einzustellen. Der Regler 65 kann die Ventilnadel 11 ansteuern, um die Füllung mehr oder weniger zu verdichten, in Abhängigkeit von dem Druck im Formhohlraum 36. In einer Ausführungsform kann diese Anordnung in einem elektrischen Stellantrieb verwendet werden, so dass die Füllung effektiv gesteuert wird, wie es offensichtlich ist für jemandem mit gewöhnlicher Erfahrung in dieser Technik.
Weil der vom Drucksensor 56 gemessene Druck einen Hinweis auf die Viskosität der Schmelze gibt, kann der Regler 65 weiter so konfiguriert werden, dass er mit dem Düsenheizer 32 kommuniziert, um die Temperatur der Schmelze in dem Düsenschmelzekanal 30 einzustellen. Das Einstellen der Schmelzetemperatur veränderte die Schmelzeviskosität und kann dadurch eingesetzt werden, um den Druck auf einen gewünschten Druck einzustellen.
Bezugnehmend auf 3 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform umfasst eine Ventilnadel 11a ein Empfangsteil 62a eines Drucksensors 56a, das stromabwärts von einem Ende der Ventilnadel 11a und außerhalb davon angeordnet ist. Ein geeignetes Material wird verwendet, um jeden Luftspalt zwischen dem Empfangsteil 62a und der Ventilnadel 11a zu füllen, so dass die Ventilnadel 11a eine glatte Außenoberfläche erhält.
Bezugnehmend auf 4a ist eine andere Ausführungsform einer Ventilnadel 11b gezeigt. Die Ventilnadel 11b ist ähnlich zu der Ventilnadel 11 aus den 1 und 2, jedoch umfasst die Ventilnadel 11b zusätzlich zum Drucksensor 56b ein Thermoelement 66. Das Thermoelement 66 erstreckt sich durch einen inneren Kanal 60b und ist an einem Regler (nicht gezeigt) in einer ähnlichen Weise wie der Drucksensor 56b angeschlossen. Eine leitfähige Füllung 68 ist um den Drucksensor 56b und das Thermoelement 66 herum vorgesehen, um eine gleichmäßige Oberfläche mit der Düsenendoberfläche 54b zu bilden. Das Thermoelement 66 kann jede geeignete Art von Thermoelement sein, das fähig ist, Temperaturen im Bereich von mindestens 100°C bis 400°C wahrzunehmen.
4b zeigt eine andere Ausführungsform einer Ventilnadel 11c. Die Ventilnadel 11c ist ähnlich der Ventilnadel 11b aus 4a, jedoch füllt das Empfangteil des Drucksensors 56c das gesamte stromabwärtige Ende internen Kanals 60c aus. Daher ist das Thermoelement 66c beabstandet von einer Endoberfläche 54c der Ventilnadel 11c und erstreckt sich nur bis zu einem stromaufwärtigen Ende des Empfangteils 63c.
Bezug wird auf 5 genommen, welche eine Spritzgießvorrichtung 10h zeigt, in der eine Ventilnadel 11h mit einer Düse 514 verwendet wird. Die Ventilnadel 11h ist der Ventilnadel 11 aus den 1 und 2 ähnlich, jedoch verläuft ein Endteil 53h nicht spitz in Richtung der Endoberfläche 54h zusammen. Die Düse 514 ist der Düse 14 ähnlich, außer dass die Düse 514 einen Düsenkörper 528 mit einem versetzten Düsenschmelzekanal 530 umfasst. Die Ventilnadel 11h erstreckt sich durch den Verteiler 12, durch den Düsenkörper 528 und in den Düsenschmelzekanal 530. Die Ventilnadel 11h wird durch einen Stellantrieb 38h betätigt, um eine Ventilangussöffnung 34h zu öffnen und zu schließen.
Bezug wird auf 6 genommen, die eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 10i zeigt. Diese Ausführungsform umfasst eine Düse 614, die ähnlich der Düse 14 ist, außer dass die Düse 614 einen Körper 628 mit einem damit verbundenen Thermoelement 134 umfasst. Das Thermoelement 154 kann verwendet werden, um die Temperatur irgendeines Teils der Düse 614 selbst zu messen. Zum Beispiel kann das Thermoelement 154 verwendet werden, um die Temperatur des Düsenkörpers 628 oder die Temperatur des Düsenheizers 32 zu messen.
Bezug wird auf 7 genommen, die eine Mehrfachanguss-Spritzgießvorrichtung zeigt. Die Spritzgießvorrichtung 700 umfasst eine Formhohlraumplatte 702 mit einer Vielzahl von Formhohlräumen 704. Jeder Formhohlraum 704 umfasst eine Vielzahl von Angussöffnungen 734, die den Eintritt von Schmelze in den Formhohlraum 736 von einer Vielzahl von Punkten aus erlauben. Die Spritzgießvorrichtung 700 umfasst eine Vielzahl von Verteilern 712 und eine Vielzahl von Düsen 714, wobei mehr als eine Düse 714 Schmelze zu einem einzelnen Formhohlraum 736 zuführen kann. Ventilnadeln 11j können in der Spritzgießvorrichtung 700 vorgesehen sein, um Druckinformationen der Schmelze von jeder zu einem Formhohlraum 736 führenden Düse 714 bereitzustellen.
7 offenbart eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der der Drucksensor 56 eingebettet ist in einer bewegbaren Ventilnadel 11j, die die Strömung von geschmolzenen Material durch den Schmelzekanal 722 des Verteilers 712 steuert. 7 zeigt zwei Düsen 714, die in einen einzelnen Formhohlraum 736 über zwei separate Formangussöffnungen 734 einspeisen in einer simultanen, aufeinander folgenden oder dynamischen Einspeise-Spritzgießweise. Diese Verfahren erfordern, dass die Strömung des geschmolzenen Materials in den Formhohlraum gesteuert wird durch die Ventilnadeln 11j, die in dem Verteilerschmelzekanal angeordnet sind, um die Anordnung jeglicher Strömungslinien zu steuern, die in dem Formhohlraum auftreten können, wenn zwei oder mehr Ströme von Schmelze, die durch separate Düsen 714 geliefert werden, zusammentreffen.
Im Gegensatz zu den vorherigen beschriebenen Ausführungen bei denen zusätzliche Löcher in einen Verteiler gebohrt sind, um einen Drucksensor in Kontakt mit einer unter Druck stehenden Schmelze zu platzieren, zeigt die Ausführungsform der 7 eine Vorrichtung, bei der keine zusätzlichen Herstellungsschritte an dem Verteiler notwendig sind, um zu ermöglichen, dass der Drucksensor 56 in direktem Kontakt mit der durch den Verteilerschmelzekanal 722 strömenden Schmelze angeordnet ist. Dies wird erreicht durch das Einbetten oder Ansetzen des Drucksensors 56 an die bewegliche Ventilnadel 11j. Als solches ist daher die Notwendigkeit von zusätzlichen in dem Verteiler für die Drucksensoren benötigten Löcher eliminiert, die empfindlich gegenüber Schmelzeleckage sein können und die auch schwierig herzustellen sind.
Zusätzlich zu den vorgenannten Vorteilen bietet die Ausführungsform aus 7 einen bewegbaren Drucksensor, der die Messung des Schmelzedrucks in dem Verteiler an verschiedenen Positionen entlang des Schmelzekanals erlaubt. In einer anderen Ausführungsform mit Bezug auf 7, kann ein zusätzlicher Temperatursensor (nicht gezeigt) an der Ventilnadel 11j angeordnet sein, um die Temperatur der durch den Verteilerschmelzkanal strömenden Schmelze zu messen. Dieser Temperatursensor kann ein Thermoelement oder jede andere bekannte Temperaturmesseinrichtung sein. Solch eine Anordnung erlaubt die gleichzeitige Messung des Drucks und der Temperatur der durch den Verteilerschmelzekanal strömenden Schmelze an mehr als einer Position. In einer Ausführungsform sind der Drucksensor und der Temperatursensor mit einem Regler (nicht gezeigt) verbunden, der diese Informationen verwendet, um Positionsdaten für jeden Stellantrieb, der die Ventilnadeln 11j in dem Verteilerkanal bewegt, bereitzustellen. Diese Stellantriebe können durch ein Fluid, mechanisch oder elektrisch angetrieben sein.
7 zeigt auch Druck- und Temperatursensoren, d. h. Drucksensor 753 und Thermoelement 754, die in der Nähe des Formhohlraums angeordnet sind, um diese Parameter in dem Hohlraum zu messen.
Bezug wird auf die 8a, 8b und 8c genommen, die eine Co-Spritzgießvorrichtung 800 mit einer Co-Einspritzdüse 814 zeigen. Die Ventilnadel 811, die ähnlich der Ventilnadel 11 in den 1 und 2 ist, ist in die Co-Spritzgießvorrichtung 800 integriert. Co-Einspritzen ist das Einspritzen von verschiedenen Materialien in einen einzelnen Formhohlraum 836, um, zum Beispiel, um ein Produkt mit mehreren Schichten zu formen. Einige der Schichten können aus dem gleichen Material sein und einige Schichten können aus einem unterschiedlichen Material sein. Einige Schichten können gleichzeitig in den Formhohlraum 836 strömen, während einige Schichten nacheinander in den Formhohlraum 836 strömen können. Co-Einspritzen wird für viele Anwendungen verwendet, beispielsweise für Vorformlinge für Softdrink-Flaschen.
Die Spritzgießvorrichtung 800 kann eine Vielzahl von Verteilern, beispielsweise Verteiler 804 und 806, umfassen. Die Verteiler 804 und 806 erhalten Schmelze von einer Vielzahl von Schmelzquellen (nicht gezeigt) und können eine Vielzahl von Schmelzekanälen enthalten, die mit 808, 810 und 812 gezeigt sind. Jeder Schmelzekanal 808, 810 und 812 enthält Schmelze, die eine unterschiedliche Schicht in dem geformten Endprodukt bildet.
Die Co-Einspritzdüse 814 umfasst einen ersten Düsenschmelzekanal 815, einen zweiten Düsenschmelzekanal 816 und einen dritten Düsenschmelzekanal 818, die Schmelze von dem Verteilerschmelzekanälen 808, 810 bzw. 812 erhalten. Solch eine Ausführungsform ist beschrieben in der WIPO-Veröffentlichung Nr. WO 00/54954 A1 (Gellert et al.), die durch den Bezug in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen ist. Der Düsenschmelzekanal 815 ist normalerweise entlang seiner Länge zentriert, während der Schmelzekanal 816 normalerweise ringförmig ist und mit dem Schmelzekanal 815 zusammentreffen kann, so dass eine zweite Schicht von Material in den Schmelzekanal 815 eingeführt werden kann. Der Schmelzekanal 818 kann ebenfalls ringförmig sein und mit dem Schmelzekanal 815 zusammentreffen, um eine dritte Schicht von Material in den Schmelzekanal 815 einzuführen.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Drucksensor in einer äußeren Oberfläche der Ventilnadel 11 eingebettet, anstatt sich durch einen internen Kanal darin zu erstrecken. Der Drucksensor ist in einer Art und Weise eingebettet, die sicherstellt, dass die äußere Oberfläche der Ventilnadel glatt bleibt.
Der Stellantrieb 38 wurde beschrieben als ein hydraulisch betriebener Kolbentyp und als ein Zahnstangentyp. Es ist selbstverständlich für einen Fachmann, das alternativ der Stellantrieb 38 ein elektrischer Drehantrieb oder ein elektrischer linearer Antrieb sein kann, die mit der Ventilnadel 11 verbunden sind.
Die vielen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind durch die detaillierte Beschreibung offensichtlich und auf diese Weise ist es beabsichtigt, alle von den beigefügten Ansprüchen abgedeckten Merkmale und Vorteile der Erfindung aufzuzeigen.

Claims

Eine Spritzgießvorrichtung (10) umfassend: einen Verteiler (12) zum Aufnehmen eines Schmelzestroms aus formbarem Material; mindestens eine in Fluidverbindung mit dem Verteiler (12) stehende Düse (14) zum Aufnehmen des Schmelzestroms; eine Ventilnadel (11), die sich durch einen Schmelzekanal der Spritzgießvorrichtung (10) erstreckt, die Ventilnadel (11) ist axial beweglich, um die Strömung des Schmelzestroms in dem Schmelzekanal zu steuern; und mindestens einen Drucksensor (56), der mit der Ventilnadel (11) gekoppelt ist.; dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (56) in einem internen Kanal (60) angeordnet ist, der sich durch die Ventilnadel (11) erstreckt und der Drucksensor (56) axial beweglich mit der Ventilnadel (11) ist.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Ventilnadel (11) ein stromabwärtiges Endteil (53) aufweist und der Drucksensor (56) an dem stromabwärtigen Endteil (53) angeordnet ist.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei der Drucksensor (56) eine Schmelzekontaktoberfläche (63) aufweist, die bündig mit einer Endoberfläche (54) des stromabwärtigen Endteils (53) der Ventilnadel (11) ist, so dass der Drucksensor (56) an jeder axialen Position der Ventilnadel (11) einen Druck der Schmelze misst.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 2, weiter umfassend: einen Formhohlraum (36), der über eine entsprechende Formangussöffnung (34) in Fluidverbindung mit der Düse (14) steht, wobei das stromabwärtige Endteil (53) die Formangussöffnung (34) wahlweise öffnet und schließt.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das stromabwärtige Endteil (53) in einem Düsenschmelzekanal (30) angeordnet ist, um die Strömung des Schmelzestromes darin zu steuern.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das stromabwärtige Endteil (53) in einem Verteilerschmelzekanal angeordnet ist, um die Strömung des Schmelzestroms darin zu steuern.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Schmelzekontaktoberfläche (63) stromabwärts der Endoberfläche (54) der Ventilnadel (11) ausgebildet ist.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend: einen Regler (65), der mit dem Drucksensor (56) kommuniziert.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Formhohlraum (36) über entsprechende Formangussöffnungen (34) in Fluidverbindung mit mindestens zwei Düsen (14) steht.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Düse (14) eine Vielzahl von Schmelzekanälen umfasst, wobei jeder Schmelzekanal einen separaten Schmelzestrom aus formbaren Material aufnimmt.
Die Spritzgießvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend: mindestens ein Thermoelement (66), das mit der Ventilnadel (11) gekoppelt ist, wobei das Thermoelement (66) in dem internen Kanal (60) und axial beweglich mit der Ventilnadel (11) angeordnet ist.
Ein Verfahren zum Aufnehmen mindestens einer Verarbeitungsbedingung in einer Spritzgießvorrichtung (10), umfassend: Bereitstellen einer axial beweglichen Ventilnadel (11), die sich durch einen Schmelzekanal der Spritzgießvorrichtung (10) erstreckt, wobei die Ventilnadel (11) mindestens einen Drucksensor (56) umfasst, der an eine Ventilnadel (11) gekoppelt, wobei der Drucksensor (56) in einem internen Kanal (60) angeordnet ist, der sich durch die Ventilnadel (11) erstreckt, und mit ihr axial beweglich ist; Einspritzen eines Schmelzestroms in den Formhohlraum (36) über den Schmelzekanal; Aufnehmen mindestens der Druckinformation des Schmelzestroms durch den Drucksensor (56), während die Ventilnadel (11) in jeder axialen Position ist; und Senden der aufgenommenen Information an einen Regler (65).
Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Druckinformation kontinuierlich gemessen wird, wenn die Ventilnadel (11) sich zwischen einer zurückgezogenen Position und einer vorgeschobenen Position bewegt.
Das Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei zusammen mit dem Drucksensor (56) ein Temperatursensor (66) vorgesehen ist, und Informationen von jedem Sensor in jeder axialen Position der Ventilnadel (11) an den Regler (65) übermittelt werden.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiter umfassend: Bereitstellen einer Düse (14) mit einem Düsenschmelzekanal (30) der in Fluidverbindung mit dem Formhohlraum (36) steht; und Positionieren der Ventilnadel (11) in dem Düsenschmelzekanal (30), so dass der Drucksensor (56) die Verarbeitungsbedingungen des Schmelzestroms in dem Düsenschmelzekanal (30) aufnimmt.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Regler (65) mit einem Düsenheizer (32) der Düse (14) kommuniziert, um die Temperatur der Schmelze in dem Düsenschmelzekanal (30) einzustellen.
Das Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Ventilnadel (11) sich in dem Düsenschmelzekanal (30) hin und her bewegt zwischen einer zurückgezogenen Position und einer vorgeschobenen Position, um die zum Formhohlraum (36) führende Formangussöffnung (34) zu öffnen und zu schließen, weiter umfassend: Aufnehmen der Druckinformation der Schmelze in dem Formhohlraum (36) durch den Drucksensor (56), wenn die Ventilnadel (11) in der vorgeschobenen Position ist und in die Angussöffnung (34) passt um die Angussöffnung (34) zu schließen.
Ein Verfahren zum Steuern eines Einspritzprozesses durch einen Spritzgießverteiler (12), umfassend: Bereitstellen einer axial beweglichen Ventilnadel (11) die die Strömung der Schmelze durch einen Verteilerschmelzekanal (22) des Verteilers (12) steuert; Anordnung eines Drucksensors (56) in einem sich durch die Ventilnadel (11) erstreckenden internen Kanal (60); Bewegen des Drucksensors (56) zusammen mit der Ventilnadel (11) entlang einer Achse des Verteilerschmelzekanals (22), um einen Schmelzedruck an mindestens zwei Positionen entlang des Verteilerschmelzekanals (22) zu ermitteln.
Das Verfahren nach Anspruch 18, weiter umfassend: Bereitstellen einer Düse (14), die in Fluidverbindung mit dem Verteiler (12) steht, wobei der Drucksensor (56) den Druck der in Richtung der Düse (14) strömenden Schmelze misst.
Das Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, weiter umfassend: Bereitstellen eines Reglers (65), der mit dem Drucksensor (56) in Verbindung steht, wobei der Regler (65) die Druckinformation in eine Bewegungs- oder Positionsregelung eines mit der bewegbaren Ventilnadel (11) verbundenen Stellantriebs (38) umsetzt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, weiter umfassend: Bereitstellen eines Temperatursensors (66), der in dem sich durch die bewegbare Ventilnadel (11) erstreckenden internen Kanal (60) angeordnet ist.