DE102005050360A1

DE102005050360A1 - Spritzgiessvorrichtung mit Seitenanguss

Info

Publication number: DE102005050360A1
Application number: DE102005050360A
Authority: DE
Inventors: Neil Georgetown Dewar
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: CA2523963A1; US20060082031A1; US7410353B2; DE102005050360B4

Abstract

Eine Spritzgießvorrichtung mit Seitenanguss umfasst einen Verteiler mit einem Verteilerkanal zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von unter Druck stehendem formbarem Material. Eine Düse ist mit dem Verteiler verbunden und ein Düsenschmelzekanal der Düse nimmt den Schmelzestrom aus dem Verteilerkanal auf. Ein Formhohlraum steht mit dem Düsenschmelzekanal der Düse in Verbindung und erhält die Schmelze durch eine Formangussöffnung. Die Formangussöffnung ist an einer Kante des Formhohlraums angeordnet. Eine Kammer nimmt Schmelze aus dem Düsenkanal auf und steht über die Formangussöffnung mit dem Formhohlraum in Verbindung. Ein Teil der Kammer ist vor der Formangussöffnung angeordnet. Eine Ventilnadel gleitet durch den Düsenkanal von einer ersten Position, in der die Formangussöffnung geöffnet ist, zu einer zweiten Position, in der eine äußere Seitenoberfläche der Ventilnadel die Formangussöffnung blockiert.

Description

Diese Anmeldung beanspruch die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/619,924, eingereicht am 20. Oktober 2004, die hier durch den Bezug darauf in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Spritzgießvorrichtung und im Besonderen auf ein Seitenanguss-Verfahren und Vorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Der Seitenanguss ist in der Technik des Spritzgießens gut bekannt und bezieht sich im Allgemeinen auf einen Prozess zum Formen eines Teils, bei dem die Formangussöftnung an einer Ecke oder Seite eines Formhohlraums angeordnet ist, anstatt in dessen Mitte. Im Allgemeinen ist in einem Seitenanguss-System die Achse entlang der die Schmelze in die Formhohlräume strömt in einem Winkel zu der Hauptachse der Düse angeordnet. Der Seitenanguss wird typischerweise in Anwendungen verwendet, bei den die Geometrie der Teile vorschreibt, dass die Angussöffnung nicht in der Mitte des Teils angeordnet werden kann oder in Anwendungen, in denen es gewünscht wird, den von der Formangussöffnung auf dem Teil zurückgelassene Spur zu verstecken. Eine typische Anwendung für einen Seitenanguss ist eine geformte Spritze für medizinische Anwendungen, die im Allgemeinen als ein dünnes Rohr ausgebildet ist.

In einem typischen Seitenanguss-System ist um eine beheizte Düse herum eine Vielzahl von Hohlräumen in einer gekühlten Hohlraumplatte angeordnet. Thermisch betätigte Formangussöffnungen lassen sich selektiv öffnen, um durch das Heizen und Kühlen der Formangussöffnungen der Schmelze zu erlauben, von der Düse in die Form hohlräume zu strömen. Die thermische Steuerung erfordert einen Heizer, der entlang der Düse und so nah wie möglich an der Spitze der Düse vorgesehen ist.

Es gibt Anwendungen, bei denen die Markierung oder die Spur, die auf dem durch Seiten- oder Eckenanguss geformten Teil zurückbleibt, nicht akzeptabel ist oder aus ästhetischen oder funktionellen Gründen nahezu unsichtbar sein sollte.

Ebenfalls sind Heißläuferdüsen für Seitenanguss-Anwendungen bekannt, die anstatt thermischer Mittel mechanische Mittel verwenden, um eine Formangussöffnung zu öffnen und zu schließen, wie beispielsweise eine bewegbare Ventilnadel. Es wird erwartet, dass die ventilbetätigten Düsen eine bessere Kontrolle der Strömung des Materials durch die Formangussöffnung ermöglichen. Jedoch gibt es weiterhin einen Bedarf in der Technik für Seitenanguss-Vorrichtungen und Verfahren, die verbesserte geformte Teile ermöglichen.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist eine Spritzgießvorrichtung mit einem Verteiler zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von unter Druck stehendem formbaren Material und zum Verteilen des Schmelzestroms mit einer Heißläuferdüse. Die Düse steht mittels einer Formangussöffnung, die entlang einer Ecke des Formhohlraums untergebracht ist, in Fluidverbindung mit einem Formhohlraum. Die Düse umfasst einen Düsenschmelzekanal und eine Vertiefung an dessen vorderen Ende. Die Vertiefung erhält den Schmelzestrom aus dem Düsenkanal und stellt für den Schmelzestrom eine Fluidverbindung durch die Formangussöffnung zu dem Formhohlraum her. Die Vertiefung weist einen vorderen Teil auf, der sich zumindest teilweise über die Formangussöffnung hinaus nach vorne erstreckt. Die Düse umfasst weiter eine Ventilnadel mit einem Spitzenteil, wobei die Ventilnadel gleitfähig in dem Düsenkanal angeordnet ist, von einer ersten Position, in der die Formangussöffnung geöffnet ist, zu einer zweiten Position, in der eine äußere Seitenoberfläche der Ventilnadel die Formangussöffnung blockiert. In einer Ausführungsform ist in der ersten Position die Ventilnadel zurückgezogen und das Spitzenteil der Ventilnadel ist nicht durch den vorderen Teil der Vertiefung gelagert, und in der zweiten Position ist die Ventilnadel vorgeschoben und der vordere Teil der Ventilnadel sitzt in dem vorderen Teil der Vertiefung. In einer anderen Ausführungsform ist die Ventilnadel in der geschlossenen Position zurückgezogen, mit dem Spitzenteil der Ventilnadel ungelagert von dem vorderen Teil der Vertiefung, und ist in der offenen Position vorgeschoben, mit dem Spritzenteil der Ventilnadel in dem vorderen Teil der Vertiefung sitzend.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Schmelzestrom nicht über eine Formangussöftnung in den Formhohlraum eingeführt, statt dessen wird aber der Formhohlraum teilweise durch eine Formoberfläche auf einer vorderen Seitenoberfläche der Ventilnadel gebildet. Als solches, wenn die Ventilnadel in einer Stellung ist den Schmelzestrom vom Erreichen des Formhohlraums abzuhalten, je nachdem wie der Fall ist, entweder in einer vorgeschobenen oder zurückgezogenen Position, bildet die Formoberfläche der Ventilnadel einen Teil des Formhohlraums.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Spritzgießen in einen Formhohlraum mit mindestens zwei Formangussöffnungen, die entlang einer Ecke des Formhohlraums angeordnet sind. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Verteilers zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von formbaren Material aus einer Quelle und das Liefern des Schmelzestroms an einen ersten Düsenkanal einer ersten Düse und einen zweiten Düsenkanal einer zweiten Düse. Der erste Düsenkanal weist eine erste Ventilnadel mit einer Seitenoberfläche zum selektiven Blockieren einer ersten Formangussöffnung auf und der zweiten Düsenkanal weist eine zweite Ventilnadel mit einer Seitenoberfläche zum selektiven Blockieren einer zweiten Formangussöffnung auf. Das Verfahren umfasst das Öffnen der ersten Formangussöftnung durch das Bewegen der ersten Ventilnadel und das Einspritzen von Schmelze aus dem ersten Düsenkanal durch die erste Formangussöftnung in einen Formhohlraum. Nachdem es dem Schmelzestrom aus der ersten Formangussöffnung erlaubt ist sich für eine gewisse Zeitspanne in der Form zu verteilen, umfasst das Verfahren dann das Öffnen der zweiten Formangussöffnung mittels dem Bewegen der zweiten Ventilnadel und das Einspritzen der Schmelze aus dem zweiten Düsenkanal durch die zweite Formangussöftnung in den Formhohlraum. Entsprechend wird die zweite Formangussöffnung nach der ersten Formangussöffnung geöffnet, so dass die erste und zweite Angussöffnung nacheinander geöffnet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun vollständiger in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen ähnliche Bezugszeichen einen ähnlichen Aufbau anzeigen. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht.
1 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht einer Spritzgießvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht der Spritzgießvorrichtung aus 1.
3 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils aus 2, eine Ventilnadel in einer zurückgezogenen Position zeigend.
4 ist eine Ansicht ähnlich der 3, eine Ventilnadel in einer vorgeschobenen Position zeigend.
5 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine Ventilnadel in einer zurückgezogenen Position gezeigt ist.
6 ist eine Ansicht ähnlich der 5, die Ventilnadel in einer vorgeschobenen Position zeigend.
7 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine Ventilnadel in einer zurückgezogenen Position gezeigt ist.
8 ist eine Ansicht ähnlich der 7, die Ventilnadel in einer vorgeschobenen Position zeigen.
9 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine Ventilnadel in einer vorgeschobenen Position gezeigt ist.
10 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht einer Spritzgießvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11a, 11b, 12a, 12b, 13a und 13b sind isometrische Ansichten eines Formhohlraums aus 10.
14 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine Ventilnadel in einer vorgeschobenen Position gezeigt ist.
15 ist eine Ansicht ähnlich der 14, die Ventilnadel in einer zurückgezogenen Position zeigend.
16 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Spritzgießvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine Ventilnadel in einer vorgeschobenen Position gezeigt ist.
17 ist eine Ansicht ähnlich der 16, die Ventilnadel in einer zurückgezogenen Position zeigend.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezugnehmend auf die 1 und 2 wird allgemein eine Spritzgießvorrichtung 10 gezeigt. Die Spritzgießvorrichtung umfasst einen Verteiler 12, der zwischen einer Rückenplatte 22 und einer Hohlraumformplatte 24 beabstandet angeordnet ist. Der Verteiler 12 ist durch einen Positionsring 26 relativ zu der Hohlraumformplatte 24 angeordnet ist. Eine Einspritzbuchse 16 ist an einen Einlass 18 des Verteilers 12 gekoppelt. Die Einspritzbuchse 16 erhält einen Schmelzestrom von formbaren Material aus einer Maschinendüse (nicht gezeigt) und liefert die Schmelze durch den Einlass 18 zu einem Verteilerkanal 14 des Verteilers 12. Die Schmelze strömt durch den Verteilerkanal 14 und verlässt den Verteiler 12 durch Verteilerauslässe 20. Der Verteiler 12 wird durch Verteilerheizer 28 beheizt, die durch elektrische Anschlüsse 30 mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) in Verbindung stehen. Die Verteilerheizer 28 sind zwischen dem Verteiler 12 und der Rückenplatte 22 angeordnet. Die gezeigten Verteilerheizer 28 sind Plattenheizer, jedoch können alternativ andere geeignete Arten von Verteilerheizern verwendet werden.
Die Heißläuferdüsen sind in entsprechenden Öffnungen 34 in der Formhohlraumplatte 24 aufgenommen. Ein Düsenschmelzekanal 36 erstreckt sich durch jede Düse 32 und steht in Verbindung mit dem Verteilerauslass 20, um Schmelze von dem Verteilerkanal 14 zu erhalten. Die Düsen 32 sind durch Düsenheizer 38 beheizt, die durch elektrische Anschlüsse 39 mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) in Verbindung stehen. Die Düsenheizer 38 sind Heizelemente, die in eine äußere Oberfläche der Düsen 32 eingebettet sind, jedoch können alternativ andere geeignete Arten von Düsenheizern verwendet werden. Jede Düse umfasst weiter ein Thermoelement 40, um Temperaturmessungen daran zu ermöglichen.
Ventilnadeln 42 erstrecken sich durch den Düsenschmelzekanal 36. Jede Ventilnadel 42 gleitet durch eine Ventilnadelbuchse 44, die zwischen dem Verteiler 12 und der Düse 32 angeordnet ist, um selektiv eine Formangussöffnung 46 zu schließen. Jede Ventilnadelbuchse 44 umfasst einen Schmelzekanal 45, der den Verteilerkanalauslass 20 mit dem Düsenschmelzekanal 36 verbindet. Stellantriebe 48, die in der Rückenplatte der Spritzgießvorrichtung 10 aufgenommen sind, betätigten die Ventilnadeln 42. Die Stellantriebe 48 können jede geeignete Art von Antrieben sein, einschließlich beispielsweise pneumatische oder hydraulische Antriebe.
Ein Formangusseinsatz 50 ist in einem vorderen Ende jeder Düse 32 angeordnet. Jeder Formangusseinsatz 50 ist an der entsprechenden Düse 32 angeschraubt und kann daher zum Reparieren oder Ersetzen einfach entfernt werden. Die Formangusseinsätze 50 können alternativ durch ein anderes Verfahren, wie beispielsweise Schweißen oder Löten, an der Düse 32 befestigt werden. Die Formangusseinsätze 52 sind relativ einfach herzustellen und zu installieren und sind typischerweise aus einem herkömmlichen Werkzeugstahl oder Edelstahl gemacht. Andere geeignete Materialien können alternativ verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Materialien in der Lage sind einem thermischen Schock zu widerstehen, der als Folge der fortgesetzten Zyklen zwischen den heißen und kalten Temperaturen auftreten kann.
Jeder Formangusseinsatz 50 umfasst eine Aufweitung 52 zum Aufnehmen der Schmelze aus dem Düsenschmelzekanal 36. Formangussöffnungen 46 erstrecken sich durch jeden Formangusseinsatz 50, um zu erlauben, dass Schmelze von der Aufweitung 52 in einen Formhohlraum 56 strömt. Jede Formangussöffnung 46 ist an einer Kante des entsprechenden Formhohlraums 56 angeordnet. Wie in 2 gezeigt, ist jeder Formhohlraum 56 durch eine Formhohlraumplatte 24, einen Teil des Formangusseinsatzes 50 und einen Formkern 60, der von einer Formplatte vorsteht, begrenzt. Kühlkanäle 58 kühlen den Formhohlraum 56.
Es ist selbstverständlich für einen Fachmann, dass die Form des Formhohlraums 56 nicht durch den Formangusseinsatz 50 beschränkt ist. Um für eine besondere Anwendung zu passen können Formangusseinsätze 50 mit unterschiedlich geformten, den Formholraum begrenzenden Teilen, ausgewählt und in der Spritzgießvorrichtung 10 installiert werden.
Obwohl nur zwei Heißläuferdüsen 32 gezeigt sind, ist es selbstverständlich, dass eine typische Spritzgießvorrichtung eine Vielzahl von Verteilerauslässen zum Liefern der Schmelze zu einer Vielzahl von Heißläuferdüsen umfassen kann. Alternativ umfasst eine andere Art einer Spritzgießvorrichtung einen einzelnen Verteilerauslass zum Liefern der Schmelze zu einer einzelnen Heißläuferdüse. Weiter ist es selbstverständlich, dass obwohl nur ein einzelner Formhohlraum 56, der Schmelze von der Düse 32 erhält, gezeigt ist, eine Vielzahl von Formhohlräumen 56 Schmelze von einer einzelnen Düse 32 erhalten können, wie es bei Seitenangussanwendungen gut bekannt ist. In diesem Fall würde die Ventilnadel 42 gleichzeitig die Schmelzeströmung durch eine Vielzahl von Formangussöffnungen 46, die um die Düse 32 herum angeordnet sind, kontrollieren.
3 zeigt die Ventilnadel 42 in einer zurückgezogenen Position, in der sich die Ventilnadel 42 durch eine erste Kammer 62 der Aufweitung 52 und teilweise in eine zweite Kammer 64 der Aufweitung 52 erstreckt. Wie gezeigt verjüngt sich die Aufweitung 52 von einem ersten Durchmesser in der ersten Kammer 62, die mit dem Düsenschmelzekanal 36 verbunden ist, zu einem zweiten Durchmesser in der zweiten Kammer 64, der so abgemessen ist, die Ventilnadel 42 aufzunehmen. Die zweite Kammer 64 ist auch so geformt, um eine abgewinkelte Spitze 66 der Ventilnadel 42 aufzunehmen. Die Ventilnadel 42 ist von der zurückgezogenen Position aus 3 zu einer vorgeschobenen Position bewegbar, die in 4 gezeigt ist. In der vorgeschobenen Position stößt einen Außenseitenoberfläche 54 der Ventilnadel 42 gegen eine innere Wand 55 der zweiten Kammer 64. In dieser Position ist die Formangussöffnung 46 durch die Seitenoberfläche 54 der Ventilnadel blockiert, so dass die Schmelzeströmung von der Aufweitung 52 in den Formhohlraum 56 blockiert ist.
Die asymmetrische Form der abgewinkelten Spitze 66 hilft die Schmelze aus der zweiten Kammer 64 der Aufweitung 52 herauszufördern, wenn die Ventilnadel 42 sich in Richtung der Formangussöffnung 46 bewegt. Durch das Herausdrücken der Schmelze zum Entleeren wird das Auftreten einer Todzone an einem vorderen Ende der zweiten Kammer 64 reduziert. Die abgewinkelte Spitze 66 übt weiter eine gerichtete Dichtungskraft auf die Formangussöffnung 46 aus. Es ist selbstverständlich für einen Fachmann, dass die abgewinkelte Spitze 66 durch eine Spitze ersetzt werden kann, die entweder eine gerundete, konische oder flache Form aufweist.
Im Betrieb wird die Ventilnadel 42 zu der zurückgezogenen Position bewegt und Schmelze wird von einer Maschinendüse (nicht gezeigt) durch eine Einspritzbuchse 16 in den Verteilerkanal 14 eingespritzt. Die Schmelze strömt durch den Verteilerkanal 14 und tritt durch die Verteilerauslässe 20 aus dem Verteiler 12 aus. Von den Verteilerauslässen 20 strömt die Schmelze durch die Schmelzekanäle 45 der Ventilnadelbuchsen 44 und in den Düsenschmelzekanal 36. Der Düsenschmelzekanal 36 liefert die Schmelze durch die Formangussöffnung 46 zu den Formhohlräumen 56.
Sobald die Formhohlräume 56 mit Schmelze gefüllt worden sind, wird die Ventilnadel 42 von der zurückgezogenen Position aus 3 in die vorgeschobene Position aus 4 bewegt. Wenn die Ventilnadel 42 sich in Richtung auf die Formangussöffnung 46 bewegt, erleichtert die abgewinkelte Spitze 66 das Entleeren des Kunststoffs aus der zweiten Kammer 64 der Aufweitung 52 und in der vorgeschobenen Position dichtet die Seitenfläche 54 der Ventilnadel 42 die Formangussöffnung 46 ab. Die Formhohlräume 56 werden dann gekühlt und die Ventilnadel 46 wird in seine zurückgezogene Position bewegt, wobei die geformten Teile an den entsprechenden Formangussöffnungen 46 abgeschert werden. Die geformten Teile werden dann aus der Spritzgießvorrichtung 10 ausgeworfen.
In den Ausführungsformen der 1 und 2 bildet der Angusseinsatz 50 einen Teil der Form, die den Formhohlraum 56 umgibt. Als eine Folge bleibt typischerweise eine Spritzgießmarkierung auf dem geformten Teil an dem Anschluss von Formangussein satzes 50 und Formplatten 24, 25 zurück. Normalerweise ist dies bei nicht-kosmetischen Spritzgießanwendungen nicht von Bedeutung.
Weitere Ausführungsformen sind in den 5 bis 17 gezeigt, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Strukturen anzeigen.
Bezugnehmend auf die 5 und 6 wird eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 10a gezeigt, in der Spritzgießmarkierungen nicht auf den geformten Teilen zurückbleiben. In dieser Ausführungsform bildet der Angusseinsatz 50a kein Teil der Form, die einen Formhohlraum 56a umgibt. Stattdessen ist der Formhohlraum 56a zwischen der Hohlraumformplatte 24a und der Formplatte 25a angeordnet. Die Formangussöffnung 46a erstreckt sich durch den Formangusseinsatz 50a, um der Schmelze zu erlauben, von dem Düsenkanal 36a der Düse 32a in den Formhohlraum 56a zu strömen. Der Betrieb der Vorrichtung 10a ist ähnlich zu den vorherigen Ausführungsformen und wird hier nicht weiter beschrieben.
Die 7 und 8 zeigen eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 10b, in der der Formangusseinsatz 50 entfernt worden ist. Stattdessen ist eine Düsenspitze 68 an einem vorderen Ende einer Düse 32b angeordnet. Die Düsenspitze 68 ist mit der Düse 32b verschraubt, jedoch, ähnlich zu dem Formangusseinsatz der vorherigen Ausführungsform, kann die Düsenspitze 68 alternativ daran angeschweißt oder angelötet sein. Ein Düsenkanal 36b erstreckt sich durch die Düse 32b und die Düsenspitze 68 und steht durch eine Formangussöffnung 46b in Verbindung mit einem Formhohlraum 56b. Der Formhohlraum 56b ist durch eine Hohlraumformplatte 24 und einen Formkern 60b, der von einer Formplatte 25 vorsteht, begrenzt. Eine Ventilnadel 42b mit einer Seitenoberfläche 54b gleitet durch den Düsenkanal 36b und aus der Düsenspitze 68 heraus in die zweite Kammer 64b, die sich in der Hohlraumformplatte 24b befindet. In dieser Position dichtet die Seitenoberfläche 54b der Ventilnadel selektiv die Formangussöffnung 46b ab.
Zwischen der Düsenspritze 68 und der Hohlraumformplatte 24b ist, wie gezeigt, ein Luftspalt 70 vorgesehen, um ein vorderes Ende der Düsenspitze 68 von der Hohlraumformplatte 24b zu isolieren. Durch das Berücksichtigen des Luftspalts 70 ist die Düsenspitze 68 besser in der Lage Wärme zu halten, da es von der Formangussöffnung 46b, die einem zyklischen Kühlen unterworfen ist, beabstandet ist. Die Düsen spitze 68 ist typischerweise aus einem herkömmlichen Stahl hergestellt, jedoch kann die Spitze 68 alternativ aus einem Isolator, wie beispielsweise Titan oder Keramik hergestellt sein. Der Betrieb der Spritzgießvorrichtung 10b ist ähnlich zu den vorherigen Ausführungsformen und wird daher nicht weiter beschrieben.
Bezugnehmend auf 9 wird eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 10c gezeigt. Diese Ausführungsform ist ähnlich zu der Ausführungsform aus 7 und 8, jedoch ist in einem vorderen Ende der Ventilnadel 42c ein Rückströmkanal 72 vorgesehen. Obwohl nur ein Rückströmkanal 72 gezeigt ist, kann ein zweiter Rückströmkanal 72 auf der gegenüberliegenden Seite der Ventilnadel 42c vorgesehen sein. Der Rückströmkanal 72 umfasst einen Hauptkanal 74 und ein Paar sekundärer Kanäle 76, die von dem Hauptkanal 74 abzweigen. Der Rückströmkanal 72 erleichtert das Entfernen von Schmelze aus einem vorderen Ende der zweiten Kammer 64c, die in der Hohlraumformplatte 24c vorgesehen ist. Der Rückströmkanal 72 stellt einen Weg für Schmelze, die vor der abwinkelten Spitze 66c eingeschlossen ist, bereit, um in die Aufweitung 52c zu entweichen. Der Rückströmkanal 72 hilft das Auftreten von Todzonen vor der Ventilnadel 42c zu reduzieren. Der Betrieb der Spritzgießvorrichtung 10c ist ähnlich zu den vorherigen Ausführungsformen und wird hier nicht weiter beschrieben.
In einer anderen Ausführungsform ist der Rückströmkanal 72 in das vordere Ende der Ventilnadel 42c gebohrt. Der Hauptkanal 74 erstreckt sich aufwärts durch die Mitte der Ventilnadel 42c und sekundäre Kanäle 76 zweigen nach außen in Richtung der Aufweitung 52c ab. Ähnlich zu der vorherigen Ausführungsform hilft der Rückströmkanal 72 das Auftreten von Todzonen vor der Ventilnadel 42c zu reduzieren. Weiter erlaubt der Rückströmkanal 72 der Ventilnadel 42c sich nach vorne zu bewegen, selbst wenn die Schmelze in der Formangussöffnung 46c und in dem Formhohlraum 56c erstarrt ist.
Bezugnehmend nunmehr auf 10 wird eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 10d gezeigt. Die Spritzgießvorrichtung 10d umfasst einen einzelnen Formhohlraum 56d, der Schmelze von einem Paar angrenzender Düsen 32d erhält. Die Spritzgießvorrichtung 10d umfasst einen Verteiler 12d, der zwischen einer Rückenplatte 22d und einer Hohlraumformplatte 24d beabstandet angeordnet ist. Der Verteiler 12d ist relativ zu der Hohlraumformplatte 24d durch einen Positionsring 26d angeordnet. Eine Einspritzbuchse 16d ist an einem Einlass 18d des Verteilers 12d angebunden. Die Einspritzbuchse 16d erhält einen Schmelzestrom von formbaren Material aus einer Maschinendüse (nicht gezeigt) und liefert die Schmelze durch einen Einlass 18d zu einem Verteilerkanal 14d des Verteilers 12d. Die Schmelze bewegt sich durch den Verteilerkanal 14d und tritt durch die Verteilerauslässe 20d aus dem Verteiler 12d aus. Der Verteiler 12d wird durch Verteilerheizer 28d beheizt, die durch elektrische Anschlüsse 30d mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) in Verbindung stehen. Die Verteilerheizer 28d sind zwischen dem Verteiler 12d und der Rückenplatte 22d angeordnet.
Die Heißläuferdüsen 32d sind in entsprechenden Öffnungen 34d in der Hohlraumformplatte 24d aufgenommen. Ein Düsenschmelzekanal 36d erstreckt sich durch jede Düse 32d und steht in Verbindung mit dem Verteilerauslass 20d, um Schmelze von dem Verteilerkanal 14d aufzunehmen. Die Düsen 32d werden durch Düsenheizer 38d beheizt, die durch elektrische Anschlüsse 39d mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) in Verbindung stehen. Diese Düse umfasst weiter ein Thermoelement 40d, um daran Temperaturmessungen zu ermöglichen.
Ventilnadeln 46d mit abgewinkelten Spitzen 66d, die den Ventilnadeln der vorherigen Ausführungsformen ähnlich sind, erstrecken sich durch die Düsenschmelzekanäle 36d. Jede Ventilnadel 42d gleitet durch eine Ventilnadelbuchse 44d, die zwischen dem Verteiler 12d und der Düse 32d angeordnet ist, um selektiv eine seitliche Formangussöffnung 46d mit einer Seitenoberfläche der Ventilnadel zu schließen. Jede Ventilnadelbuchse 44d umfasst einen Schmelzekanal 45d, der den Verteilerkanalauslass 20d mit dem Düsenschmelzekanal 36d verbindet. Stellantriebe 48d, die in der Rückenplatte 22d der Spritzgießvorrichtung 10d aufgenommen sind, betätigen die Ventilnadeln 42d. Die Stellantriebe 48d können jegliche geeignete Art sein, z. B. pneumatische oder hydraulische Antriebe.
Ein Formangusseinsatz 50d ist an einem vorderen Ende jeder Düse 32d angeordnet. Jeder Formangusseinsatz 50d ist an der entsprechenden Düse 32d angeschraubt und kann daher zum Reparieren oder Ersetzen einfach entfernt werden. Die Formangusseinsätze 50d können alternativ durch ein anderes Verfahren an der Düse 32d befestigt sein, wie beispielsweise Schweißen oder Löten. Die Formangusseinsätze 50d sind relativ einfach herzustellen und zu installieren und sind typischerweise aus einem her kömmlichen Werkzeugstahl oder Edelstahl hergestellt, jedoch kann alternativ ein anderes geeignetes Material verwendet werden. Die Formangusseinsätze 50d sind in der Spritzgießvorrichtung einem thermischen Schock ausgesetzt, weshalb das Material für den Formangusseinsatz in der Lage sein muss den Spritzgießbedingungen Stand zu halten.
Jeder Formangusseinsatz 50d umfasst eine Aufweitung 52d mit einer ersten Kammer 62d und einer zweiten Kammer 64d zum Aufnehmen der Schmelze aus dem Düsenschmelzekanal 36d. Formangussöffnungen 46d erstrecken sich durch jeden Formangusseinsatz 50d, um der Schmelze zu erlauben, von der zweiten Kammer 64d jeder Aufweitung 52d in den gemeinsamen Formhohlraum 56d zu strömen. Der Formhohlraum 56d ist durch die Hohlraumformplatte 24d, ein Teil jedes Formangusseinsatzes 50d und einem Formkern (nicht gezeigt), der von einer Formplatte 25d vorsteht, begrenzt. Die Formangussöffnungen 46d sind entlang einer gemeinsamen Ecke, d.h. Seite, des Formhohlraums 56d angeordnet. Kühlkanäle (nicht gezeigt) kühlen den Formhohlraum 56d.
Obwohl nur zwei Heißläuferdüsen 32d gezeigt sind, ist es selbstverständlich, dass mehr als zwei Düsen 32d vorgesehen sein können, um Schmelze in den gemeinsamen Formhohlraum 56d einzuspritzen.
Der Betrieb der Spritzgießvorrichtung 10d in einer gemeinsamen Spritzgießanwendung wird nun beschrieben. Die Ventilnadeln 42d werden zu einer zurückgezogenen Position bewegt, in der die abgewickelte Spitze 66d jeder Ventilnadel 42d von der Angussöffnung 46d beabstandet ist und Schmelze von einer Maschinendüse (nicht gezeigt) durch die Einspritzbuchse 16d in den Verteilerkanal 14d eingespritzt wird. Die Schmelze strömt durch den Verteilerkanal 14d und tritt durch die Verteilerauslässe 20d aus dem Verteiler 12d aus. Von den Verteilerauslässen 20d strömt die Schmelze durch die Schmelzekanäle 45d der Ventilnadelbuchse 44d und in den Düsenschmelzekanal 36d der angrenzenden Düse 32d. Wie in 11a gezeigt, wird Schmelze simultan von den Düsen 32d durch die Formangussöffnung 46d in den Formhohlraum 56d gefördert. Eine erste Strömungsfront 78 und eine zweite Strömungsfront 80 bewegen sich von den angrenzenden Formangussöffnungen 46d nach außen. Als eine Folge des gleichzeitigen Einspritzens der Schmelze in den Formhohlraum 56d tritt im Allgemeinen auf halben Wege zwischen den benachbarten Formangussöffnungen 46d eine Strömungslinie 82 auf, die in 11 b gezeigt ist.
Die Strömungslinie 82 neigt dazu eine Schwachpunktlinie in dem geformten Teil zu sein und weist normalerweise eine unerwünschte Erscheinung auf. Daher ist es häufig erwünscht, die Lage der Strömungslinie 82 in dem Teil zu wählen, oder die Strömungslinie 82 vollständig auf dem Teil zu vermeiden.
Bezugnehmend auf die 12a und 12b wird nun der Betrieb der Spritzgießvorrichtung 10d in einer ersten sequenziellen Spritzgießanwendung beschrieben. Zunächst wird eine der Ventilnadeln 42d in eine vollständig zurückgezogene Position (nicht gezeigt) bewegt, in der die abgewinkelte Spitze 66d der Ventilnadel 42d entfernt ist von dem zweiten Teil 64d der Aufweitung 52d des Formangusseinsatzes 50d. Dann wird Schmelze von einer Maschinendüse (nicht gezeigt) durch die Einspritzbuchse 16d in den Verteilerkanal 14d eingespritzt. Die Schmelze strömt durch den Verteilerkanal 14d und tritt durch die Verteilerauslässe 20d aus dem Verteiler 12d aus. Von den Verteilerauslässen 20d strömt die Schmelze durch den Schmelzekanal 45d der Ventilnadelbuchse 44d und in die Düsenschmelzekanäle 36d der angrenzenden Düsen 32d. Da nur eine der Ventilnadeln 42d zurückgezogen ist, tritt die Schmelze nur aus einer Formangussöffnung 46d, die in der 12a als Formangussöffnung „A" bezeichnet ist, in den Formhohlraum 56d ein. Mit einer Verzögerung wird die andere Ventilnadel 42d zurückgezogen, um der Schmelze zu erlauben aus der anderen Formangussöffnung 46d, der in der 12b als Formangussöffnung „B" bezeichnet ist, in den Formhohlraum 56d zu strömen. Dies bewirkt, dass die Strömungslinie 82 näher an der Formangussöffnung B als an der Formangussöffnung A positioniert ist. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Verzögerung zwischen der Öffnung der Formangussöffnung A und der Öffnung der Formangussöffnung B eingestellt werden kann, um die Position der Strömungslinie 82 einzustellen.
Der Betrieb der Spritzgießvorrichtung 10d in einer zweiten sequenziellen Spritzgießanwendung, in der die Formlinie vermieden wird, wird nun mit Bezug auf die 13a und 13b beschrieben. Ähnlich zu dem ersten sequenziellen Formvorgang wird anfangs nur eine Ventilnadel 42d vollständig zurückgezogen, um eine Formangussöffnung 46d, die in 13a als Formangussöffnung A bezeichnet ist, zu öffnen. Der Formhohlraum 56d wird dann befüllt bis die Strömungsfront 78 ausgehend von der Formangussöffnung A eine andere Formangussöffnung 46d, die in 13a als Formangussöffnung B bezeichnet ist, passiert hat. Sobald die Strömungsfront 78 hinter der Formangussöffnung B ist, wird die Formangussöffnung B durch das Zurückziehen der anderen Ventilnadel 42d geöffnet. Dann wird die Schmelze durch beide Formangussöffnungen A und B in den Formhohlraum 56d eingespeist, bis der Formhohlraum 56d gefüllt ist.
Bezugnehmend auf die 14 und 15 wird eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 10e gezeigt, die entgegengesetzt betätigt wird. Entsprechend ist eine Ventilnadel 42e zurückgezogen, um eine Formangussöffnung 46e zu schließen und vorgeschoben, um der Schmelze zu erlauben durch die Formangussöffnung 46e zu strömen. In dieser Ausführungsform umfasst die Ventilnadel 42e einen Teil 84 mit reduziertem Durchmesser das stromaufwärts von einem vorderen Ende des Spitzenteils 66e der Ventilnadel beabstandet ist. Die Ventilnadel 42e erstreckt sich durch einen Düsenkanal 36e einer Düse 32e und der Düsenspitze 68e in eine zweite Kammer 64e hinein, die in der Hohlraumformplatte 24e ausgebildet ist. Das Teil 84 mit reduziertem Durchmesser erhält den Schmelzestrom von der Aufweitung 52e und leitet ihn über die Formangussöffnung 46e in den Formhohlraum 56e. Wie erwähnt ist die Formangussöffnung 46e geöffnet, wenn die Ventilnadel 42e in einer vorgeschobenen Position ist, wobei, wie in 14 gezeigt, das Spitzenteil 66e in der zweiten Kammer 64e sitzt, und geschlossen, wenn die Ventilnadel 42e in einer zurückgezogenen Position ist, wobei, wie in 15 gezeigt, das Spitzenteil 66e nicht durch die zweite Kammer 64e gelagert wird. So strömt der Schmelzestrom nicht in die zweite Kammer 64ed.h. den vorderen Teil der Vertiefung. Der Formholraum 56e ist durch eine Hohlraumformplatte 24e und einen Formkern 60e, der von einer Formplatte 25e vorsteht, begrenzt. In dieser Ausführungsform schließt eine äußere Seitenoberfläche 54e des Düsenspitzenteils 66 die Formangussöffnung 46e in einer zurückgezogenen Position und schneidet das geformte Teil ab, wenn es in die geöffnete Nadelposition vorgeschoben wird. Das Düsenspitzenteil 66e ist in den 14 und 15 als nicht abgewinkelt gezeigt. Jedoch ist es selbstverständlich, dass, wenn gewünscht, die Spitze 66e abgewinkelt sein kann.
Bezugnehmend auf die 16 und 17 wird eine andere Ausführungsform einer Spritzgießvorrichtung 10f gezeigt. Die Spritzgießvorrichtung 10f umfasst eine Düsenspitze 68, die der Ausführungsform aus den 7 und 8 ähnlich ist. Jedoch um fasst in dieser Ausführungsform die Ventilnadel 42f eine Formoberfläche 88, die die Öffnung 86 zwischen dem Formholraum 56f und der zweiten Kammer 64f schließt, um einen Teil des Formhohlraums 56f zu bilden. Die Ventilnadel 52f erstreckt sich durch den Düsenkanal 36f, die Düsenspitze 68 und in die zweite Kammer 64f. Die Öffnung 86 nimmt den Platz einer Formangussöftnung ein, so dass die Schmelze aus der zweiten Kammer 64f direkt in den Formhohlraum 56f strömt, bis die Ventilnadel 42f in eine vorgeschobene Position vorgerückt wird, wie in 17 gezeigt. In der vorgeschobenen Position vervollständigt die Formoberfläche 88 der Ventilnadel 42f den Formhohlraum 56f. Daher wird der Formhohlraum 56f durch die Hohlraumformplatte 24f, den Formkern 20f, der von der Formplatte 25f vorsteht, und die Ventilnadel-Formoberfläche 88 begrenzt. Sobald der geformte Artikel gekühlt wurde, wird die Ventilnadel 42f zu der in 16 gezeigten Position zurückgezogen, was das geformte Teil an der Öffnung 86 abschneidet, zum Auswurt aus dem Formhohlraum 56f. Die Spritzgießvorrichtung 10f kann auch in Einklang mit der Ausführungsform der 14 bis 15 betrieben werden.
Viele Merkmale und Vorteile der Erfindung sind durch die detaillierte Darstellung offensichtlich und daher ist es beabsichtigt durch die beigefügten Ansprüche alle diese Merkmale und Vorteile der Erfindung, die in den wahren Umfang der Erfindung fallen, zu erfassen. Weiter, da eine Vielzahl von Modifikationen und Änderungen leicht auffallen, ist es nicht gewollt die Erfindung auf die dargestellte und beschriebene genaue Konstruktion und Betrieb zu begrenzen, und entsprechend sollen daher alle erdenklichen geeigneten Modifikationen und äquivalenten Ausführungsformen in den Umfang der Erfindung fallen.

Claims

Eine Spritzgießvorrichtung umfassend: einen Verteiler [12] mit einem Verteilerkanal [14] zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von unter Druck stehendem formbaren Material; eine Düse [32], die mit dem Verteiler verbunden ist und einen Düsenschmelzekanal [36] aufweist zum Aufnehmen des Schmelzestroms aus dem Verteilerkanal; einen Formhohlraum [56], der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal steht, um den Schmelzestrom durch eine Formangussöffnung [46] aufzunehmen, die Formangussöffnung ist entlang einer Kante des Formhohlraums angeordnet; eine Aufweitung [52] zum Aufnehmen des Schmelzesstroms aus dem Düsenkanal und zum Ausbilden einer Fluidverbindung des Schmelzestroms mit dem Formhohlraum durch die Formangussöffnung, die Aufweitung weist einen vorderen Teil [64] auf, der sich zumindest teilweise vor die Formangussöffnung erstreckt; und eine Ventilnadel [42] mit einem Spitzenteil [66], wobei die Ventilnadel in dem Düsenkanal gleitet von einer zurückgezogenen Position [3], in der die Formangussöffnung geöffnet ist und das Ventilnadel-Spitzenteil [66] ungelagert von dem vorderen Teil [64] der Aufweitung ist, zu einer vorgeschobenen Position [4], in der eine äußere Seitenoberfläche [54] der Ventilnadel die Formangussöffnung blockiert und das Ventilnadel-Spitzenteil [66] in dem vorderen Teil [64] der Aufweitung sitzt.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventilnadel eine abgewinkelte Spitze umfasst.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das vordere Teil der Aufweitung zum Aufnehmen der abgewinkelten Spitze ausgebildet ist.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das vordere Teil der Aufweitung gegenüber einem stromaufwärtigen Teil der Aufweitung einen reduzierten Durchmesser aufweist.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen Formangusseinsatz [50], der an einem vorderen Ende der Düse angeordnet ist, wobei die Aufweitung in dem Formangusseinsatz ausgebildet ist.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Formangussöffnung sich durch den Formangusseinsatz erstreckt.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Teil des Formangusseinsatzes den Formhohlraum begrenzt.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens der vordere Teil der Aufweitung in einer Hohlraumformplatte ausgebildet ist.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Hohlraumformplatte zumindest teilweise den Formhohlraum begrenzt.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, weiter umfassend: zumindest einen Rückströmkanal, der in der abgewinkelten Spitze der Ventilnadel vorgesehen ist.
Eine Spritzgießvorrichtung umfassend: einen Verteiler [12] mit einem Verteilerkanal [14] zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von unter Druck stehendem formbaren Materials; eine Düse [32e], die mit dem Verteiler verbunden ist und einen Düsenschmelzekanal [36e] aufweist zum Aufnehmen des Schmelzstroms aus dem Verteilerkanal; einen Formhohlraum [56e], der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal steht, um den Schmelzstrom durch eine Formangussöffnung [46e] aufzunehmen, die Formangussöffnung ist entlang einer Kante des Formhohlraums angeordnet; und eine Ventilnadel [42e] mit einem Teil [84] mit reduziertem Außendurchmesser und einer Spitze [66e], wobei die Ventilnadel in dem Düsenkanal gleitet von einer zurückgezogenen Position [15], in der eine Seitenoberfläche [54e] der Ventilnadelspitze [66e] die Formangussöffnung schließt, zu einer vorgeschobenen Position [14], in der der Teil der Ventilnadel mit reduziertem Außendurchmesser eine Fluidverbindung des Schmelzestroms von dem Düsenschmelzekanal zu der Formangussöffnung ausbildet, so dass mindestens ein Teil der Ventilnadelspitze [66e] in einer vor der Formangussöffnung angeordneten Kammer sitzt.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die vordere Kammer in einer Hohlraumformplatte ausgebildet ist.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die vordere Kammer in einem Formangusseinsatz ausgebildet ist.
Eine Spritzgießvorrichtung [10f] umfassend: einen Verteiler [12) mit einem Verteilerkanal [14] zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von unter Druck stehendem formbaren Material; eine Düse [32f], die mit dem Verteiler verbunden ist und einen Düsenschmelzekanal [36f] aufweist zum Aufnehmen des Schmelzestroms aus dem Verteilerkanal; einen Formhohlraum [56f], der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal steht, um den Schmelzestrom aufzunehmen; und eine Ventilnadel [42f], die in dem Düsenkanal von einer geöffneten Position [16] zu einer geschlossenen Position [17] gleitet, wobei die Ventilnadel ein Spitzenteil [66f] einer Seitenoberfläche [88] umfasst, die einen Teil des Formhohlraums [56f] bildet, wenn die Ventilnadel in der geschlossenen Position ist.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Ventilnadel in der geöffneten Position zurückgezogen und in der geschlossenen Position vorgeschoben ist.
Die Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Ventilnadel in der geschlossenen Position zurückgezogen und in der geöffneten Position vorgeschoben ist.
Ein Verfahren zum Spritzgießen umfassend: Bereitstellen eines Verteilers zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von formbaren Material aus einer Quelle und Liefern des Schmelzestroms zu einem ersten Düsenkanal einer ersten Düse und einem zweiten Düsenkanal einer zweiten Düse; Bewegen einer ersten Ventilnadel, um eine erste Formangussöffnung zu öffnen, die erste Ventilnadel erstreckt sich durch den ersten Düsenkanal, um mit einer Seitenoberfläche der ersten Ventilnadel die erste Formangussöffnung selektiv zu blockieren; Einspritzen der Schmelze aus dem ersten Düsenkanal durch die erste Formangussöffnung in einen Formhohlraum, die erste Formangussöftnung ist an einer Kante des Formhohlraums angeordnet und wird durch die Seitenoberfläche der ersten Ventilnadel geschlossen; Bewegen einer zweiten Ventilnadel, um eine zweite Formangussöffnung zu öffnen, die zweite Ventilnadel erstreckt sich durch den zweiten Düsenkanal, um mit einer Seitenoberfläche der zweiten Ventilnadel die zweite Formangussöffnung selektiv zu blockieren; und Einspritzen der Schmelze aus dem zweiten Düsenkanal durch die zweite Formangussöffnung in den Formhohlraum, die zweite Formangussöffnung ist an einer Kante des Formhohlraums angeordnet und wird durch die Seitenoberfläche der zweiten Ventilnadel geschlossen; wobei die zweite Formangussöffnung nach der ersten Formangussöffnung geöffnet wird, so dass die erste und zweite Formangussöffnung nacheinander geöffnet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei die zweite Formangussöffnung geöffnet wird, nachdem eine Strömungsfront in der Schmelze aus der ersten Formangussöffnung hinter die zweite Formangussöffnung geströmt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei die zweite Formangussöffnung geöffnet wird, wenn eine erste Strömungsfront der Schmelze aus der ersten Formangussöffnung näher an der zweiten Formangussöffnung ist als die erste Formangussöffnung, so dass eine Verbindungslinie an dem Schnittbereich zwischen der ersten Strömungsfront der Schmelze aus der ersten Formangussöffnung und einer zweiten Strömungsfront der Schmelze aus der zweiten Formangussöffnung näher an der zweiten Formangussöffnung ist.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei die erste Ventilnadel zurückgezogen ist, um die erste Formangussöffnung zu öffnen.
Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei die zweite Ventilnadel zurückgezogen ist, um die zweite Formangussöffnung zu öffnen.