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Die Erfindung betrifft eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung zur Herstellung von Spritzgussteilen auf Spritzgießmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Nadelverschlussdüsen werden in Spritzgießeinrichtungen zur Herstellung von Spritzgussteilen auf Spritzgießmaschinen u. a. aus folgenden Gründen eingesetzt: Verhinderung/Vermeidung von Schmelzeleckagen aus der Düse beim Plastifizieren, Verkürzung der Zykluszeit durch möglichst zeitgleiches Plastifizieren und Durchführungen von Werkzeugöffnungs- und -schließbewegungen. Darüber hinaus ist es für die Erreichung einer hohen Prozesskonstanz von Vorteil, wenn der Öffnungs- und Schließvorgang der Nadelverschlussdüse im Zyklus, was in der Regel gleichgesetzt werden kann mit Beginn und Ende eines definierten Schmelzeflusses in die Kavität, möglichst exakt immer zu gleichen Zeitpunkten erfolgt.
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Nadelverschlussdüsen in Spritzgießeinrichtungen sind in der Regel mit mechanischen Hebeln zum Betätigen der Nadel entweder mittels Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder, wie in
DE 20 2008 000 318 U1 beschrieben, mit elektromagnetisch betätigter Hubmagneten ausgeführt. Diese Betätigungselemente werden unabhängig von der zugeführten Energieform (Druckluft, Druckölstrom, elektrischer Strom) als Aktoren bezeichnet. Als Nadel werden die zentral angeordneten Elemente in den Düsen bezeichnet, welche z. B. als Zylinder in eine Bohrung oder als Kegelspitzen in Kegelbohrungen eintauchen und damit einen Schmelzestrom von der Plastifizier- und Einspritzeinheit der Spritzgießmaschine in die Kavität sperren bzw. durchlassen.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Nadelverschlussdüsen erfolgt die Auslegung des Hebels zur Betätigung der Nadel so, dass am kurzem Hebelarm die Nadel und am längerem der Aktor angreift. Daraus ergibt sich, dass der Aktor einen jeweils um das Hebelverhältnis längeren Weg als die Nadel zurücklegen muss, um die Sperr- bzw. Öffnungsstellung der Düse zu erreichen. Durch die Hebelübersetzung ergibt sich weiterhin, dass die zum Betätigen der Nadel aufzubringenden Kräfte entsprechend der eingesetzten Hebelübersetzung geringer sind, als wenn die Nadel direkt betätigt werden könnte. Die Betätigungskräfte ergeben sich dabei aus dem bei Einleitung des Öffnungs- bzw. Schließvorganges der Nadel herrschenden statischen Druckes in der Kunststoffschmelze und der Größe der von diesem Druck beaufschlagten Flächen an der Nadel. Nachteilig ist aber bei diesen Lösungen, dass beim Eintauchen der Düse in die feste Werkzeugaufspannplatte der Spritzgießmaschinen ein entsprechend großer Einbauraum zur Verfügung stehen muss, damit es zu keiner Kollision der Düse mit der Oberfläche der Düsenöffnung in der Platte der Spritzgießmaschine kommt. Da der Einbauraum oft sehr klein ist, wird dann der Düsenkopf einer solchen Einspritzeinheit entsprechend länger ausgebildet. Hierbei besteht der Nachteil vor allem darin, dass eine größere Menge Spritzgießmaterial bis zum nächsten Takt eines folgenden Spritzgießvorganges im Inneren der mit verlängertem Düsenkopf versehener Spritzgießeinrichtung verbleibt. Um die notwendige Kraft und den Weg zur Betätigung der Nadel aufzubringen, werden die Aktoren entsprechend der Düsengröße (bzw. Größe der Spritzgießmaschinen) dimensioniert.
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In
DE 20 2008 000 318 U1 wird ein spezieller Hebelmechanismus vorgeschlagen, der einen relativ geringen Einbauraum benötigt, wobei im Vergleich gegenüber den aus dem Stand der Technik entsprechende Lösungen die Nadel dennoch mit Aktoren betätigt werden kann, die die notwendigen Kräfte zum Betätigen der Nadel aufbringen. Allerdings wird dabei die Betätigungseinrichtung lediglich aus dem Einbauraum weg nach weiter hinten verlagert, was insgesamt die Konstruktion aufwändiger macht. Wie aus
1 der Schrift zu erkennen, nutzen dem Stand der Technik entsprechende – und auch die Lösung gemäß der
DE 20 2008 000 318 U1 – nicht den gesamten zur Verfügung stehenden Einbauraum rings um den Düsenkopf. Der Einbauraum wird definiert als „freies” Volumen – oder „Differenzvolumen”, welches sich durch die Konstruktion der Düsenöffnung der feststehenden Werkzeugaufspannplatte der Spritzgießmaschine und dem durch die Nadelverschlussdüse mit Aktor eingenommenen Raum ergibt. Um den um die Düse insgesamt ringsherum zur Verfügung stehenden und bislang ungenutzten Raum optimal zu nutzen ist aus einer Firmenschrift der Firma VEGA France ECI eine technische Lösung, unter der Bezeichnung „OBTEK-Düse” bekannt, wo eine ringförmige Ausbildung eines druckluftbetätigten Aktors eines Pneumatikzylinders um den Düsenkopf der Spritzgießeinrichtung herum angeordnet und eingesetzt wird um diesen Nachteil zu beseitigen. Dabei entsteht eine kompakte kurzbauende Konstruktion einer Spritzgießdüse mit direktbetätigter Nadel. Desgleichen erfolgt eine optimierte platzsparende Ausnutzung des freien Einbauraumes und es kann ein kurzer Düsenkopf ausgebildet werden.
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Ein anderer erheblicher Nachteil aller hebelbetätigten Nadelverschlussdüsen ist, dass der Nadelweg in der Düse (Nadelhub) durch den Hebel unnötig vergrößert wird. Damit ergeben sich auch längere Schaltzeiten für das Öffnen und Schließen für die Nadelverschlussdüsen, welche z. B. bei dem Expansionsspritzgießen oder dem Spritzgießen vom Mikroteilen durchaus bereits in der Größenordnung der eigentlichen Einspritzzeiten liegen können. Zudem führt der Hebel, der die Nadel bewegt, eine Kreisbahn um den Drehpunkt aus. Dadurch liegt auch die Punkte für die Kraftübertragung auf einer Kreisbahn. Die Kraftangriffsflächen zwischen Hebel und Aktor bzw. zwischen Hebel und Nadel können deswegen ballig ausgeführt werden. Unvermeidbar ist jedoch, dass bei einem Kraftangriff außerhalb der Symmetrieachse der Nadel oder des Aktors zusätzliche Querkräfte auf die Nadel wirken, die zu erhöhtem Verschleiß und infolge dessen zu zeitigeren Undichtigkeiten z. b. des Fadenziehens in und an der Düse führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung zu schaffen, die eine kompakte Konstruktion mit kurzem Düsenkopf ermöglicht, im Einbauraum angeordnet werden kann, sehr kurze Verschluss- und Öffnungszeiten realisiert, eine hohe Dichtigkeit gewährleistet und auch die Betätigungskräfte, die die Nadel bewegen, variiert und optimal einstellbar sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der in den selbständigen Ansprüchen offenbarten Erfindung. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Der erfindungsgemäße direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung zur Herstellung von Spritzgussteilen auf Spritzgießmaschinen ist mit einem neuartigen Aktor 1 ausgestattet, der wie in einem Fall bereits aus dem Stand der Technik bekannt, ringförmig um einen Düsekörper und an einem Gehäuse befestigt ist. Der erfindungsgemäße Aktor 1 ist entweder als ein 360° Vollkreisring oder als ein Teilkreisring oder als segmentierter Kreisring oder als zwei oder mehrere Kreissegmente ausgebildet. Der Aktor 1 ist dabei direkt bevorzugt mittels einer Ringhülse 14 über das Joch 15 mit der Nadel 16 verbunden. Der Aktor 1 besteht aus einem, aus zwei oder mehreren einzelnen oder unabhängig voneinander wirkenden ansteuerbaren Elektromagneten 10, oder dieser besteht aus einem, zwei oder mehreren Permanentmagneten 12 und aus einem, zwei oder mehreren ansteuerbaren Elektromagneten 10, wobei dabei die Wirkung der gekoppelten Elektromagneten 10 bzw. der Permanentmagneten 12 mit der Wirkung der Elektromagneten 10 auch als Magnetanordnungen 21 bezeichnet, so in Einklang gebracht wird, das diese mittels einer magnetisch koppelbaren und betätigbaren ringförmigen Ankerscheibe 9, die im Wirkungsbereich der Magnetanordnungen 21 angeordnet ist, über die Ringhülse 14, die rechtwinklig mit der Nadel 16 verbunden ist, eine gesteuerte definierte und einstellbare axiale Bewegung der Nadel 16 im Düsenkörper 2 der Nadelverschlussdüse verursacht.
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Die wesentlichen Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausbildung eines Aktors 1 bei dieser direktbetätigten Nadelverschlussdüse sind, dass weniger bewegte Teile zur Nadelbetätigung benötigt werden; somit geringere zu bewegende Massen vorliegen, die Reibung in den Führungen aller beweglichen Teile 16 minimiert werden kann, aufwändige Gelenkverbindungen zur Nadelbetätigung entfallen können und die Nadel 16, da keinerlei Querkräfte auf diese wirken, zentrisch rein linear entlang der Symmetrieachse bewegt wird. Dies geht einher mit einer erheblichen Verringerung des negativen Effekts des Fadenziehens, einer Senkung des Ausschusses der Spritzgussteile, einer Verbesserung des Anschnittes insbesondere bei sogenannten Punktangüssen, einer Verbesserung des gesamten Spritzzyklus und eine Optimierung des Spritzgussprozesses. Als wesentlichster Vorteile der Erfindung ergeben sich erheblich kürzere Schaltzeiten, was eine höhere Dynamik des Vorganges des Öffnens und Schließens der Nadel 16 ermöglicht.
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Eine weitere mögliche Anwendung dieser erfindungsgemäßen Ausführung des Aktors 1 besteht darin, bei Spritzgießwerkzeugen mit tief liegenden Angießbuchsen direkt mit der durch den Aktor 1 betätigten Nadel 16 bis unmittelbar an die Angießbuchse zu gelangen. Damit wird das zwischen Nadel 16 und Angießbuchse befindliche Volumen weiter minimiert und eine Verlängerung der Nadel 16 mit dem umgebenden Düsenkopf bzw. des Düsenkörpers 2 insgesamt ist nicht mehr erforderlich.
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Bei einer ökonomisch am sinnvollsten und bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Aktors 1 für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1 ist der Aktor 1 als ein Vollreisring ausgebildet und über ein Gehäuse 6 auf dem Düsenkörper 2 befestigt. Dabei ist im Inneren des Aktors 1 ein im Querschnitt U-förmiger einstückiger oder mehrstückiger ringförmiger Permanentmagnet 13 so angeordnet, dass der ringförmige Permanentmagnet 13 seinerseits einen ringförmigen Elektromagneten 11 von drei Seiten vollflächig umschließt. Im Wirkungsbereich dieser Magnetanordnung 21, d, h. im Wirkungsbereich des Permanentmagneten 13 und des umschlossenen ringförmigen Elektromagneten 11 ist eine ringförmige magnetisch betätigbare Ankerscheibe 9 angeordnet. Mit dieser ringförmigen Ankerscheibe 9, die sich im gekoppelten Magnetfeld der Magnetanordnungen 21 bewegt, ist eine Ringhülse 14 mittels einer, zwei oder mehreren Kraftbegrenzungsfedern 7 verbunden. An dieser Ringhülse 14 ist weiter innen das Joch 15 angeordnet, welches wiederum rechtwinklig direkt mit der Nadel 16 im Inneren des Druckraumes 4 verbunden ist. Des Weiteren ist die Ringhülse 14 mit zwei oder mehreren Rückholfedern 8 mit dem feststehenden Gehäuse 5 verbunden.
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In einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Aktors 1 für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung ist anstelle der Rückholfedern 7 ein zweiter ansteuerbarer Elektromagnet 11 ringförmig im feststehenden Gehäuse 5 angeordnet. Die Nadel 16 im Inneren des Druckraumes 4 ist wie bereits vorstehend beschrieben über das Joch 15 mit einer Ringhülse 14 verbunden, mit der wiederum die ringförmige Ankerscheibe 9 über zwei oder mehrere Kraftbegrenzungsfedern verbunden ist. Der Vorteil dieser Anordnung ist die bessere Steuerbarkeit der Nadel 16 mittels des zweiten ansteuerbaren Elektromagneten.
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In einer weiteren verbesserten aber etwas aufwändigeren Ausführung zur unmittelbar vorstehend beschriebenen technischen Lösung sind anstelle der Rückholfedern 8 ein zweiter ansteuerbarer Elektromagnet 11 ringförmig im feststehenden Gehäuse 5, der ebenfalls von mit einem U-förmigen ringförmigen Permanentmagnet dreiseitig umschlossen ist, angeordnet. Gegebenenfalls ist es sinnvoll zwischen Ringhülse 14 und zweiter Magnetanordnung eine weitere ringförmige magnetisch betätigbare Ankerscheibe 9 anzuordnen. Es ist aber auch eine Ausführung möglich, wo die Ringhülse 14 selbst magnetisch betätigbar ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausführung ist die Möglichkeit den Aktor 1 noch kürzer zu als sonst möglich zu bauen ( bei gleichen zu übertragenden Kräften). Daraus ergeben sich noch kürzere Schaltzeiten und dieses führt auch dazu, dass auch tiefer in der Maschinenplatte liegende Angießbuchsen direkt mit dieser Aktor- bzw. Nadelverschlussdüsenausführung erreicht werden können.
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Von Vorteil ist es bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Aktors 1 mit mindestens einem Permanentmagnet, wenn am oder im ringförmigen Aktor 1 ein, zwei oder mehrere zusätzlich angeordnete Kühlkörper 17 thermisch so angekoppelt sind, dass der Aktor 1 thermisch von den schmelzeführenden Bauteilen der Nadelverschlussdüse, d. h. vom Düsenkörper 2, getrennt angeordnet ist. Permanentmagnete haben in Abhängigkeit von Ihrer materialmäßigen Zusammensetzung oberhalb von relativ niedrigen Temperaturen die Eigenschaft, dass die Magnetisierung bei Übererwärmung nachlässt. Deshalb kann es in Abhängigkeit von den in der Spritzgießeinrichtung vorliegenden Temperaturen erforderlich werden, Kühlkörper 17 an geeigneten Stellen anzuordnen um die Wärme aus dem Aktor 1 abzuführen damit die Wirkung des oder der Permanentmagneten(e) nicht im Laufe der Zeit nachlässt.
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In einer konstruktiven Ausführung des Aktors 1 mit einem U-förmigen ringförmigen Permanentmagneten 13 ist an den Stirnflächen des ringförmigen Aktors 1 ein- oder beidseitig ein scheibenartiger Kühlkörper 18 und am feststehenden Gehäuse 5 ein flanschartiger Kühlkörper 19 angeordnet. Der flanschartige Kühlkörper 19 ist so ausgebildet, dass dessen axialer Ring sich so weit in den Aktor 1 erstreckt, dass die Magnetanordnungen 21 d. h. der Permanentmagnet 13 und der Elektromagnet 11 im Inneren des Aktors (1) gegenüber den Zuführungen der Kunststoffschmelze 22 thermisch abgeschirmt sind.
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Vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn die Kühlköper 17 mit zusätzlichen Kühlrippen und/oder Kühlkanälen und/oder Kühlbohrungen zur Zu- und Abführung eines Kühlmediums versehen und ausgebildet sind. Als Kühlmedium können je nach Ausführung des Aktors 1 gasförmige Kühlmedien, wie z. B. Luft oder auch flüssige Kühlmedien wie z. B. Wasser oder Öl zum Einsatz kommen. Für bestimmte Anwendungsfälle reicht aber bei entsprechender Ausführung der Kühlkörper 17 bereits die normale natürliche Luftkonvektion zur Kühlung der Magnetanordnung 21 aus.
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Durch den erfindungsgemäßen Aktor 1 für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse für eine Spritzgießeinrichtung gelingt es eine sehr klein bauende kompakte Konstruktion mit kurzem Düsenkörper 2 zu schaffen, welche komplett im Einbauraum angeordnet werden kann, sehr kurze Verschluss- und Öffnungszeiten ermöglicht, eine hohe Dichtigkeit gewährleistet und wo sowohl der Nadeldruck als auch die Betätigungskräfte, die die Nadel 16 bewegen, nach Bedarf variiert und optimal eingestellt werden können.
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Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der 1 und 2 näher erläutert werden.
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1 zeigt eine einfache schematische Ausführung eines erfindungsgemäßen Aktors 1
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2: zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Aktors 1 mit Kühlkörpern 17
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In einem Gehäuse 6, das auf dem Düsenkörper 2 befestigt ist, ist eine ringförmige Kombination aus einem einstückigen U-förmigen ringförmigen Permanentmagneten 13 und einem ringförmigen Elektromagneten 11 angeordnet. Der ringförmige Elektromagnet 11 ist dabei dreiseitig vollflächig vom U-förmigen ringförmigen Permanentmagnet 13 umschlossen. Im Anschluss an die aus den U-förmigen ringförmigen Permanentmagnet 13 und dem ringförmigen Elektromagnet 11 bestehende Magnetanordnung 21 (in der Zeichnung nicht benummert) ist die axial beweglich, ebenfalls ringförmige ausgebildete Ankerscheibe 9 angeordnet. Diese ringförmige, magnetisch koppelbar und betätigbare Ankerscheibe 9 befindet sich im Wirkungsbereich der Magnetanordnung 21, d. h. die Ankerscheibe 9 wird durch die Feldlinien des Magnetfeldes durchdrungen und in ihrer axialen Bewegungsrichtung durch das ansteuerbare Magnetfeld beeinflusst. An dieser Ankerscheibe sind starr kreisförmig gleichmäßig verteilt mehrere Kraftbegrenzungsfedern 7 (z. B. 3 oder 4) befestigt. Diese Kraftbegrenzungsfedern 7 sind auf der anderen Seite mit dem radial sich erstreckenden Teil der Ringhülse 14 befestigt. An der Ringhülse 14 ist das Joch 15 so angeordnet, dass es rechtwinklig mit der Nadel 16 im Druckraum 4 für die Kunststoffschmelze verbunden werden kann. Die Ringhülse 14 ist des weiteren mittels mehrerer auf einem Kreis verteilt angeordneter Rückholfedern 8 (z. B. 3 oder 4) mit dem feststehenden Gehäuse 5 verbunden.
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Wird am Elektromagnet 11 kurzzeitig eine elektrische Spannung als erste Schaltspannung angelegt, bewegt sich die magnetisch koppelbare und betätigbare Ankerscheibe 9 in Richtung der Magnetanordnung 21. Dabei gelangt die Ankerscheibe zunehmend auch in den Wirkungsbereich des Magnetfeldes des Permanentmagneten 13. Erreicht die Ankerscheibe 9 die radiale Außenfläche der Magnetanordnung 21 kommt es zum Schließen der Feldlinien über die Ankerscheibe 9, d. h. der Permanentmagnet entfaltet seine volle Wirkung. Gleichzeitig ist in dieser Stellung die Nadel 16 voll in die Düsenöffnung 3 eingetaucht und der Düsenkörper 2 ist geschlossen. Der Elektromagnet 11 ist dieser Stellung der Ankerscheibe strom- bzw. spannungslos geschaltet. Gleichzeitig mit der Bewegung der Ankerscheibe 9 bauen die am Gehäuse befestigten Federn 7 und 8 eine Gegenkraft auf, welche der Kraft des Permanentmagneten 13 entgegenwirkt. Die Nadel 16 wird allein durch die Kraftwirkung des Permanentmagneten 13, d. h. ohne Zuführung weiterer Energie gegen die im Druckraum 4 für die Kunststoffschmelze wirkenden Prozesskräfte (Druck in der Kunststoffschmelze) in der Position „Düsenöffnung 3 durch Nadel 16 geschlossen” gehalten
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Die auf die Nadel 16 im Druckraum 4 wirkenden Kräfte, hervorgerufen durch den jeweils wirkenden statischen Druck in der Kunststoffschmelze im Druckraum 4 in der Düsenposition „geschlossen”, wirken diese in einer Kräftebilanz an der Nadel 16 gegen die Kraft des Permanentmagneten 13. Ist die Kraftresultierende aus dem wirkenden Druck in der Kunststoffschmelze größer als die Kraft des Permanentmagneten, öffnet die Nadel 16; ist diese kleiner, bleibt die Nadel weiterhin geschlossen.
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In Schließrichtung der Nadel 16 wirkt somit allein die Kraft des Permanentmagneten 13. Dieser Kraft entgegen wirken die resultierende Kraft aus dem Druck in der Kunststoffschmelze und die Gegenkraft der Rückholfedern 8, die zwischen dem feststehenden Gehäuse 5 und der beweglichen ringförmigen Ankerscheibe 9 angeordnet sind. Um die Nadel 16 in die Position „offen” zu bewegen, ist es erforderlich, die ständig wirkende Kraft des Permanentmagneten 13 durch die Kraft des Elektromagneten 11 zu kompensieren (erneutes kurzzeitiges Anlegen einer Spannung als zweite Schaltspannung an den Elektromagneten 11, dies bewirkt ein kurzzeitiges Aufheben der Haltewirkung des Permanentmagneten 13, d. h. Aufbau eines entgegengesetzt gerichteten elektromagnetischen Feldes), so dass die Rückholfedern 8 die ringförmige Ankerscheibe 9 von der radialen Magnetoberfläche weg bewegen. Durch die direkte Verbindung der ringförmigen Ankerscheibe 9 mit der Ringhülse 14, über das Joch 15 mit der Nadel 16, bewegt sich die Nadel 16 somit in die Stellung „offen”. Die Größe der Kraft des Permanentmagneten 13 auf die Ankerscheibe 9 (und damit auf die mit dieser direkt mechanisch starr verbundenen Nadel 16) ist eine Funktion des Luftspaltes, welcher sich zwischen den beiden Bauteilen Magnetanordnung 21 und Ankerscheibe 9 befindet.
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Bekanntlich ist die Wirkung des Magnetfeldes bei Berührung der Ankerscheibe mit dem Permanentmagneten am größten und nimmt mit zunehmendem Luftspalt ab. Für eine sichere und prozessstabile Funktion der Nadelverschlussdüse ist es für die Nadelstellung „geschlossen” erforderlich, dass die Ankerscheibe 9 auf der radialen Magnetoberfläche anliegt oder der Luftspalt zumindest minimale, d. h. sehr kleine Werte erreicht. Um die, dabei auf die Nadel 16 wirkenden Kräfte des Permanentmagneten 13 zu begrenzen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen Ankerscheibe 9 und Ringhülse 14 eine oder mehrere Kraftbegrenzungsfedern 7 anzuordnen. Vorteilhafterweise sind als Kraftbegrenzungsfedern 7 solche Federn zu verwenden, welche eine weitestgehend unabhängig vom Federweg wirkende konstante Federkraft aufbauen. Damit wird Folgendes erreicht: Bei Erreichen der Position „Nadel 16 geschlossen” (vor Erreichen der Position Anlage Ankerscheibe 9 auf der Magnetoberfläche) spannen sich diese Kraftbegrenzungsfedern 7, weil die Ankerscheibe 9 sich noch in Richtung der beiden Magnete, der Magnetanordnung 21 bewegt. Die auf die Nadel 16 wirkende Kraft ist dann die Federkraft der Kraftbegrenzungsfedern und nicht die Kraft die durch den Permanentmagneten 13 ausgeübt wird. Damit kann die auf die Nadel 16 wirkende Kraft nicht den Wert, der durch die Kraftbegrenzungsfedern 7 voreingestellt ist, überschreiten. Durch Verwendung von Federn mit „konstanter” Federkraft über dem Federweg wird auch der Einfluss von Fertigungstoleranzen auf die wirkende Kraft in den mechanisch bewegten Teilen vollständig kompensiert. Ein wesentlicher Vorteil diese erfindungsgemäßen Aktors 1 besteht darin, dass die Nadel 16 ohne Zuführung von jeglicher Energie, trotz der im Druckraum 4 der Kunststoffschmelze wirkenden Prozesskräfte in der Stellung „Düsenöffnung 3 geschlossen” gehalten werden kann.
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In 2 ist eine erfindungsgemäße Aktorausführung für eine direktbetätigte Nadelverschlussdüse mit Kühlkörpern 17 abgebildet. Diese zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Aktors 1 mit zwei scheibenartigen Kühlkörpern 18 und einem flanschartigen Kühlkörper 19 als Kühlkörper 17. Die zwei scheibenartigen Kühlkörper 18 sind dabei links und rechts radial außen an den Stirnseiten des Aktots 1 angeordnet und geben die aufgenommene Wärme über reine Luftkonvektion an die Umgebung ab. Der flanschschartige Kühlkörper 19 ist dagegen in seinem Inneren mit Kühlkanälen und Kühlbohrungen versehen, wobei sich diese bevorzugt über seinen gesamten Querschnitt erstrecken. Der flanschartige Kühlkörper 19 ist so ausgebildet, dass dessen axialer Ring sich so weit in den Aktor 1 erstreckt, so dass die Magnetanordnungen 21 im Inneren des Aktors 1 gegenüber den Zuführungen der Kunststoffschmelze 22 und dem Druckraum 4 des Düsenkörpers 2 durch den die heiße Schmelze in Richtung Düsenöffnung 3 strömt, abgeschirmt ausgebildet sind. Dabei kann die Innenmantelfläche des axialen Schenkels des flanschartigen Kühlkörpers 19 von der Oberfläche des Düsenkörpers beabstandet angeordnet sein. Hier kann gegebenenfalls ein zusätzlicher Isolierkörper angeordnet sein. Durch diese Kühlkanäle und Kühlbohrungen wird ein Kühlmedium so zugeführt, dass die Magnetanordnungen 21 so gekühlt werden, dass diese ständig unterhalb der kritischen Grenztemperatur des Permanentmagneten 13 temperiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktor
- 2
- Düsenkörper
- 3
- Düsenöffnung
- 4
- Druckraum für Kunststoffschmelze
- 5
- feststehendes Gehäuse
- 6
- Gehäuse
- 7
- Kraftbegrenzungsfeder
- 8
- Rückholfeder
- 9
- ringförmige Ankerscheibe
- 10
- Elektromagnet
- 11
- Ringförmiger Elektromagnet
- 12
- Permanentmagnet
- 13
- U-förmiger Permanentmagnet
- 14
- Ringhülse
- 15
- Joch
- 16
- Nadel
- 17
- Kühlkörper
- 18
- scheibenartiger Kühlkörper
- 19
- flanschartiger Kühlkörper
- 20
- Kühlkanäle und/oder Kühlbohrungen
- 21
- Magnetanordnungen
- 22
- Zuführungen der Kunststoffschmelze
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202008000318 U1 [0003, 0005, 0005]
