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Die Erfindung betrifft eine Spritzgießdüse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Spritzgießvorrichtung gemäß Anspruch 16.
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Spritzgießdüsen sind allgemein bekannt. Sie werden in Spritzgießvorrichtungen eingesetzt, um eine fließfähige Kunststoffmasse einem trennbaren Werkzeugblock zuzuführen. Dabei ist es notwendig, die meist durch ein Materialrohr der Spritzgießdüse fließende Kunststoffmasse bis zum Erreichen eines Formhohlraumes im Werkzeugblock in der geschmolzenen Form zu erhalten. Dazu verwendet man gewöhnlich eine Heizvorrichtung, die den flüssigen Kunststoff auf einer konstanten Temperatur halten soll. Eine thermische Trennung gegenüber dem kalten Werkzeug sorgt dafür, dass die Düse – insbesondere im Bereich des Düsenmundstücks, beispielsweise einer Düsenspitze – nicht einfriert und gleichzeitig der Werkzeugblock mit dem Formhohlraum nicht erwärmt wird. Zur Überwachung der Temperatur wird ein Temperaturfühler verwendet.
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Materialrohr und Heizvorrichtung sind oft als separate Bauelemente ausgeführt, wobei ein Heizelement gemeinsam mit einem Temperaturfühler in einer Ummantelung integriert ist, die umfangsseitig auf das Materialrohr aufsteckbar ist. Bei der Ummantelung handelt es sich, wie z. B. in
DE-U1-295 07 848 oder
EP-A1-0 724 943 offenbart, um ein starres Gebilde, das einen elektrisch aktivierbaren Heizleiter in Wendelform aufnimmt und mittels Halte- bzw. Spannelementen auf dem Außenumfang des Düsenkörpers festlegbar ist. Oder man verwendet flexible Heizstreifen bzw. -matten, die auf dem Düsenkörper fixiert werden (siehe beispielsweise
EP-B1-0 028 153 oder
WO 97/03540 ).
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Problematisch hierbei ist, dass die Ummantelung bzw. die Heizvorrichtung einen relativ großen Raum in Anspruch nimmt. Die Düsenspitzen benachbarter Spritzgießdüsen können daher innerhalb des Werkzeugs nicht mit geringem Abstand nebeneinander angeordnet werden, was jedoch bei sehr kleinen Spritzgießteilen mit geringen Schussgewichten oft gewünscht ist. Aber auch in anderen Anwendungsbereichen kann es erforderlich sein, möglichst kleine Nestabstände zu realisieren, um beispielsweise separate Kavitäten gleichzeitig oder kompliziertere Bauteile in geringen Abständen mehrfach anspritzen zu können.
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Um dem zu begegnen, schlägt
DE-U1-296 10 268 vor, den Strömungskanal für die fließfähige Kunststoffmasse und die Heizvorrichtung in einem relativ flachen Düsenkörper seitlich nebeneinander anzuordnen. Der insgesamt T-förmige Düsenkörper besteht aus einem Sockelstück und einem Schaftstück, das an seinem freien Ende in einer Düsenspitze endet. Parallel zu dem geradlinigen Strömungskanal ist in dem Düsenkörper eine Aufnahmebohrung für ein Heizelement eingebracht, welches als stabförmiger Heizkörper bis in die nähe der Düsenspitze reicht.
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Problematisch hierbei ist, dass der gesamte Düsenkörper aus einem einheitlichen Material – zumeist einem Werkzeugstahl – besteht, was sich ungünstig auf die Wärmeverteilung auswirkt. Dies hat zur Folge, dass die Heizkörper oft störanfällig sind, weil die Leistung aufgrund der schlechten Wärmeleitung nur begrenzt auf den Düsenkörper übergeht. Häufige Ausfälle der Heißkanaldüse sind die Folge, wobei die Heizung nicht ohne weiteres ausgewechselt werden kann. Hierzu muss man stets die gesamte Düse und mithin das Werkzeug demontieren. Ferner können mit derartigen Düsen keine technischen Kunststoffe verarbeitet werden, was den Einsatzbereich der düsen stark einschränkt.
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Demgegenüber schlägt
DE 201 00 840 U1 vor, auf das Materialrohr einer Spritzgießdüse einen separaten Massivblock aus hochwärmeleitfähigem Material aufzuschieben, der mit einem ersten Aufnahmekanal für das Materialrohr und mit wenigstens einem weiteren Aufnahmekanal für ein lineares Heizelement versehen ist. Der Massivblock kann auch hier relativ flach gefertigt werden, so dass mehrere Düsen parallel dicht nebeneinander angeordnet werden können.
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Von Nachteil hierbei ist, dass der Kopf des Materialrohres bei der Montage unmittelbar am Verteiler angeschraubt wird. Dadurch besteht – wie auch bei der aus
DE-U1-296 10 268 bekannten Spritzgießdüse – bei jeder Bewegung des Verteilers die Gefahr, dass das Materialrohr gegenüber dem Werkzeugblock aus seiner korrekten Position verschoben wird. Ferner kann das Materialrohr aufgrund thermischer Längendehnung unter Spannung geraten und sich verbiegen. Mithin ist das System anfällig gegenüber Verschleiß. Zudem können aufgrund der auf das Materialrohr einwirkenden Quer- und Scherkräfte Lecks im Heißkanalsystem entstehen. Von Nachteil ist ferner, dass die einzelnen Komponenten nicht individuell gefertigt, zusammengestellt und bei Bedarf ausgetauscht werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese und weitere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine verbesserte Spritzgießdüse zur Verfügung zu stellen. Die Spritzgießdüse soll mit kostengünstigen Mitteln individuell herstellbar und einfach zu handhaben sein. Insbesondere sollen Montage und Wartung der Düse dahingehend vereinfacht werden, dass jeweils nur tatsächlich beschädigte oder defekte Teile ausgetauscht werden können.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 und Anspruch 16 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 15.
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Bei einer Spritzgießdüse für ein Spritzgießwerkzeug, mit einem Materialrohr, in dem ein Schmelzekanal für eine zu verarbeitende Materialschmelze ausgebildet ist, wobei das Materialrohr an einem Ende einen Kopf aufweist, der in eingebautem Zustand der Spitzgießdüse an einem Verteiler des Spritzgießwerkzeugs anliegt, und wobei das Materialrohr an einem gegenüberliegenden Ende ein Düsenmundstück aufweist, das in eingebautem Zustand der Spitzgießdüse gegenüber einer Angussöffnung des Spritzgießwerkzeugs angeordnet ist, und mit einer umfangsseitig auf das Materialrohr aufgesetzten Heizvorrichtung, wobei die Heizvorrichtung einen Massivblock aufweist, der aus einem hochwärmeleitfähigen Material ausgebildet ist, mit einem ersten Aufnahmekanal für das Materialrohr und mit wenigstens einem weiteren Aufnahmekanal für ein Heizelement, und wobei der erste Aufnahmekanal und jeder weitere Aufnahmekanal in einer (ersten) Richtung quer zur Längsachse des Materialrohres nebeneinander angeordnet sind, sieht die Erfindung vor,
- • dass das Materialrohr in einen Halteblock eingesetzt ist,
- • dass der Halteblock mittels eines Fixiermittels an einer Werkzeugplatte des Spritzgießwerkzeugs fixierbar ist, und
- • dass der Halteblock eine Ausnehmung zur Aufnahme des Materialrohres aufweist, wobei der Halteblock das Materialrohr quer zu dessen Längsachse derart fixiert, dass der Kopf relativ zu der Werkzeugplatte fixiert ist, während der Verteiler des Spritzgießwerkzeugs relativ zum Kopf des Materialrohres verschiebbar ist.
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Ein Vorteil dieser erfindungsgemäßen Spritzgießdüse besteht darin, dass das Materialrohr mit seinem Kopf nicht mehr an dem Verteiler befestigt wird, sondern an der Werkzeugplatte. Dazu wird das Materialrohr in einen separaten Halteblock eingesetzt, der an der Werkzeugplatte montierbar und mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Materialrohres versehen ist. Der Halteblock fixiert dadurch das Materialrohr in einer Richtung quer zu dessen Längsachse, so dass die Spritzgießdüse stets optimal gegenüber der Angussöffnung positioniert und zentriert bleibt, auch wenn sich der Verteiler während des Aufheizens oder Abkühlens des Werkzeugs ausdehnt und sich quer zur Längsachse des Materialrohrs relativ zu dessen Kopf verschiebt. Der Halteblock schützt mithin das Materialrohr und die Heizvorrichtung vor Scher- und Querkräften, die von dem Verteiler auf den Kopf des Materialrohres ausgeübt werden. Gleichzeitig kann jedoch der Kopf des Materialrohres stets dicht an dem Verteiler anliegen. Weil der Halteblock den Kopf des Materialrohres nur quer zu dessen Längsrichtung festlegt, kann sich dieses während des Aufheizens in Längsrichtung ausdehnen, so dass der Kopf stets dicht an dem Verteiler zur Anlage kommt.
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Von Bedeutung ist auch, dass der Halteblock mittels eines Fixiermittels an der Werkzeugplatte des Spritzgießwerkzeugs fixierbar ist. Der Halteblock bildet damit im Werkzeug eine massive Stütze für das Materialrohr, welches mit seinem Anschlusskopf in eingebautem Zustand abgedichtet an dem Verteiler bzw. der Verteilerplatte anliegt. Gleichzeitig läßt der Halteblock die Wärmeausdehnung des Werkzeugs zu. Verschiebt sich der Verteiler beim Aufheizen, werden die auf den Anschlusskopf übertragenen Scher- und Querkräfte von dem Halteblock abgefangen. Das Materialrohr verbleibt stets in seiner zentrierten Position und kann nicht durch Verbiegen beschädigt werden. Auch können keine Lecke zwischen dem Anschlusskopf und der Verteilerplatte auftreten, denn das Materialrohr kann sich zwar in dem Halteblock in der Länge ausdehnen, es wird jedoch nicht mehr durch seitlich wirkende Kräfte beeinflusst. Dies ist insbesondere bei der Realisierung von sehr geringen Nestabständen von großem Vorteil, denn jede noch so kleine Ungenauigkeit kann zu fatalen Folgen bei der Herstellung sehr kleiner oder hochpräzise geformter Bauteile führen.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die gesamte Spritzgießdüse weiterhin sehr flach ausgebildet ist, insbesondere weil das Materialrohr und die Heizvorrichtung in einer ersten Richtung quer zur Längsachse des Materialrohres nebeneinander in einem Massivblock untergebracht sind. Dieser ist zudem aus einem hochwärmeleitfähigen Material ausgebildet, was für eine gute Wärmeübertragung von dem Heizelement auf das Materialrohr sorgt. Dadurch entsteht innerhalb der Düse eine gleichmäßige und homogene Temperaturverteilung.
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Von Vorteil ist ferner, dass das Materialrohr, die Heizvorrichtung und der Halteblock entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen sowie dem zu verarbeitenden Material separat voneinander und aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden können, was sich nicht nur günstig auf die Herstellkosten auswirkt. Vielmehr lassen sich für die einzelnen Bauelemente unterschiedliche positive Materialeigenschaften optimal nutzen. Alle Bauteile können zudem bei Bedarf unabhängig voneinander ausgewechselt werden, ohne dass es besonderer Montagearbeiten bedarf, was sich günstig auf die Gesamtkosten auswirkt.
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Die gesamte Spritzgießdüse bildet mithin eine Flachdüse, wobei mehrere solcher Düsen zur Realisierung enger Nestabstände dicht an dicht in einem Spritzgießwerkzeug eingebaut werden können. Dazu trägt insbesondere bei, wenn die Breite des Kopfes des Materialrohres kleiner ist als dessen Länge, und wenn die Breite des Massivblocks der Heizvorrichtung kleiner ist als dessen Länge, wobei sich die Breite des Kopfes und die Breite des Massivblocks in einer zweiten Richtung quer zur ersten Richtung und quer zur Längsachse des Materialrohres erstrecken, und wobei sich die Länge des Kopfes und die Länge des Massivblocks in der ersten Richtung quer zur zweiten Richtung und quer zur Längsachse des Materialrohres erstrecken. Ferner ist die Breite des Massivblocks der Heizvorrichtung in der zweiten Richtung quer zur ersten Richtung und quer zur Längsachse des Materialrohres zumindest im Bereich des ersten Aufnahmekanals nicht größer als die Breite des Kopfes des Materialrohres, so dass die Heizvorrichtung den Kopf seitlich nicht überragt und in dieser Richtung keinen zusätzlichen Raum einnimmt.
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Die Breite des Halteblocks ist ebenfalls kleiner als dessen Länge, wobei sich die Breite des Halteblocks in der zweiten Richtung quer zur ersten Richtung und quer zur Längsachse des Materialrohres erstreckt und wobei sich die Länge des Halteblocks in der ersten Richtung quer zur zweiten Richtung und quer zur Längsachse des Materialrohres erstreckt.
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Die Länge des Halteblocks hingegen ist größer als die Länge des Massivblocks der Heizvorrichtung, wodurch der Halteblock nicht nur das Materialrohr aufnehmen kann, sondern auch die Heizvorrichtung und das Fixiermittel, ohne dass dabei die Breite der Spritzgießdüse sich ändert.
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Eine weitere wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Differenz zwischen der Breite der Halterung und der Breite des Massivblocks der Heizvorrichtung kleiner ist als die Differenz zwischen der Länge der Halterung und der Länge des Massivblocks der Heizvorrichtung. Auch dies trägt maßgeblich zum flachen Design der Spritzgießdüse bei, insbesondere dann, wenn die Breite des Halteblocks nur geringfügig größer gewählt wird als die Breite des Kopfes des Materialrohres oder wenn die Breite des Halteblocks gleich der Breite des Kopfes des Materialrohres ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Halteblock eine zweite Ausnehmung zur Aufnahme der Heizvorrichtung aufweist. Dadurch ist es möglich, die Heizvorrichtung über nahezu die gesamte Länge des Materialrohres auszubilden, also auch bis in den Halteblock hinein.
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Die Erfindung sieht weiter vor, dass die erste Ausnehmung und/oder die zweite Ausnehmung des Halteblocks zumindest abschnittsweise zu einer Seitenfläche des Halteblocks hin offen ausgebildet sind, wobei der Kopf des Materialrohres und/oder der Massivblock der Heizvorrichtung die Seitenflächen des Halteblocks nicht überragen. Dies ermöglicht eine extrem flache Ausbildung des Halteblocks und damit eine äußert schmale Gestaltung der gesamten Spritzgießdüse, ohne dass das Materialrohr und/oder die Heizvorrichtung über den Rand des Halteblocks überstehen und umgekehrt. Mithin lassen sich mit den erfindungsgemäßen Spritzgießdüsen extrem dicht beabstandete Anspritzpunkte realisieren, deren minimaler Abstand im Wesentlichen nur noch von der Rohrstärke des Materialrohres und/oder der Breite der Heizvorrichtung vorgegeben wird. Gleichzeitig wird jedoch jedes Materialrohr von seinem Halteblock stets sicher an der Werkzeugplatte fixiert.
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Zweckmäßig weist der Halteblock wenigstens eine weitere Ausnehmung zur Durchführung von Anschlüssen für die Heizvorrichtung und/oder von Anschlüssen für einen Temperaturfühler auf, wobei die weitere Ausnehmung bevorzugt in der ersten Richtung liegt. Dadurch kann nicht nur die Düse auf engstem Raum im Werkzeug eingebaut werden. Auch die Kabelführung erfolgt platzsparend, indem sämtliche Anschlüsse für die Heizvorrichtung und den Temperaturfühler in der ersten Richtung stirnseitig aus dem Halteblock herausgeführt werden.
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Um die von der Heizvorrichtung erzeugte Temperatur erfassen zu können, ist in dem Massivblock der Heizvorrichtung wenigstens ein zusätzlicher Aufnahmekanal für einen Temperaturfühler vorgesehen, wobei der Aufnahmekanal für den Temperaturfühler bei Bedarf zumindest abschnittsweise zu einer Seitenfläche des Massivblocks hin offen ausgebildet sein kann. Diese Aussparung hat den Vorteil, dass der Temperaturfühler nicht primär die Temperatur des Massivblocks erfasst, sondern die tatsächliche Temperatur im Schmelzekanal, was sich günstig auf die gesamte Prozessführung auswirkt. Überdies lässt sich über die Größe der Aussparung die Wärmeübertragung von dem Massivblock der Heizvorrichtung auf das Materialrohr steuern, so dass beispielsweise in den Endbereichen des Materialrohrs mehr Wärme übertragen wird als in dessen Mittelbereich.
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Der zusätzliche Aufnahmekanal für den Temperaturfühler liegt entweder zwischen dem ersten Aufnahmekanal für das Materialrohr und dem weiteren Aufnahmekanal für das Heizelement. Oder man ordnet den Temperaturfühler bzw. dessen Aufnahmekanal auf der einen Seite des ersten Aufnahmekanals und den weiteren Aufnahmekanal für das Heizelement auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Aufnahmekanals an.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Heizelement der Heizvorrichtung eine Anschlussverlängerung auf, die aus der weiteren Ausnehmung des Halteblocks herausgeführt ist, wobei die Anschlussverlängerung ein Mantelkabel ist oder bildet. Dadurch werden die meist hitzeempfindlichen Anschlüsse der in dem Heizelement angeordneten Heizdrähte problemlos aus dem heißen Bereich der Düse und des Verteilerblocks heraus verlegt. Der Verschleiß der Heizvorrichtung wird deutlich verringert; die Haltbarkeit merklich erhöht.
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In einem Mehrfachwerkzeug können in der zweiten Richtung wenigstens zwei Halteblöcke nebeneinander angeordnet sein, so dass mehrere Spritzgießdüsen und damit mehrere Anspritzpunkte dicht an dicht nebeneinander liegen. Dabei ist es weiter möglich, die Halteblöcke einstückig auszubilden, so dass in der zweiten Richtung mehrere Materialrohre innerhalb der Halteblöcke unmittelbar nebeneinander angeordnet werden können, wobei sich die Köpfe der Materialrohre und/oder die Massivkörper der Heizvorrichtungen zumindest abschnittsweise einander berühren können. Dadurch lassen sich noch engere Nestabstände realisieren. Wichtig ist auch hier, dass die einstückigen Halteblöcke die Materialrohre quer zu deren Längsachsen gegenüber der Werkzeugplatte fixieren, so dass der Verteiler über die Köpfe der Materialrohre gleiten kann, ohne dass diese aus ihren jeweils zentrierten Positionen verschoben werden. Die Materialrohre und deren Düsenmundstücke bleiben vielmehr stets präzise gegenüber den Angussöffnungen positioniert, was sich äußerst günstig auf die Qualität der Spritzgießartikel auswirkt.
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Die Erfindung sieht außerdem eine Spritzgießvorrichtung umfassend wenigstens eine Werkzeugplatte, einen Verteiler und wenigstens eine erfindungsgemäße Spritzgießdüse vor, wobei für jede Spritzgießdüse in der wenigstens einen Werkzeugplatte eine Ausnehmung zur Aufnahme des Materialrohres und der Heizvorrichtung vorgesehen ist.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn für jede Spritzgießdüse in der wenigstens einen Werkzeugplatte eine Ausnehmung zur kraft- und/oder formschlüssigen Aufnahme des Halteblocks vorgesehen ist. Dieser wird dadurch zusätzlich zu seinem axial wirkenden Fixiermittel innerhalb der Werkzeugplatte in allen Richtungen quer zur Längsachse des Materialrohres positioniert und lagefixiert, d. h. der Halteblock bildet ein stets stabiles Gegenlager zu den thermisch bedingten Bewegungen des Verteilers bzw. der Verteilerplatte, die mit dem Kopf des Materialrohres dichtend in Kontakt steht. Zusätzlich zu dem Fixiermittel kann jeder Halteblock mit einem Zapfen versehen sein, der gegenüber liegend zu dem Fixiermittel ausgebildet ist und der in eine korrespondierende Ausnehmung in der Werkzeugplatte eingreift. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Verdrehsicherung für den Halteblock.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass innerhalb der Spritzgießvorrichtung wenigstens zwei Spritzgießdüsen vorgesehen sind, wobei die wenigstens zwei Spritzgießdüsen in der zweiten Richtung, die quer zur ersten Richtung und quer zur Längsachse der Materialrohre verläuft, angeordnet sind. Die einzelnen Spritzgießdüsen bilden damit eine Düsenreihe, deren Düsenspitzen aufgrund der flachen Bauform der einzelnen Düsen relativ dicht nebeneinander angeordnet sind.
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Weitere Vorteile ergeben sich, wenn zwei benachbarte Spritzgießdüsen jeweils mit ihren Seitenflächen gegenüber liegend angeordnet sind und/oder wenn sich die Düsen zumindest abschnittsweise berühren. Auf diese Weise stabilisieren sich benachbarte Düsen gegenseitig. Ferner ist gewährleistet, dass die Abstände zwischen den Düsen minimal sind. Deren Seitenflächen können überdies bei Bedarf auf Passung geschliffen werden, so dass eine äußerst kompakte und stabile Düsenanordnung entsteht.
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Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass wenigstens eine der Spritzgießdüsen, bevorzugt eine Spritzgießdüse, die am Ende der Reihe angeordnet ist, einen zusätzlichen Flansch aufweist, der an oder in der wenigstens einen Werkzeugplatte festlegbar ist. Dadurch wird der Halteblock dieser Düse zusätzlich an der Werkzeugplatte fixiert, was sich weiter günstig auf die Stabilität der Düsenanordnung auswirkt. Eine relative Bewegung des Halteblocks gegenüber der Werkzeugplatte wird damit zuverlässig verhindert. Der Flansch kann auch an einer Einzeldüse vorgesehen sein, wenn diese zusätzlich fixiert werden muss. Ein zusätzlicher Zapfen wäre dann entbehrlich.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spritzgießdüse, teilweise im Schnitt;
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2 eine Draufsicht auf die Spritzgießdüse von 1, teilweise im Schnitt; und
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3 eine Frontansicht der Spritzgießdüse von 1;
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4 eine Frontansicht einer Düsenreihe einer erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung;
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5 eine Schrägansicht einer weiteren Ausführungsform einer Spritzgießdüse; und
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6 eine Schrägansicht einer anderen Ausführungsform einer Spritzgießdüse.
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Die in 1 allgemein mit 10 bezeichnete Spritzgießdüse ist als Heißkanaldüse ausgebildet, die in einem (nicht näher bezeichneten) Spritzgießwerkzeug eingebaut ist. Das Spritzgießwerkzeug umfasst eine Werkzeugplatte 80, die mit einer Ausnehmung 82 zur Aufnahme der Heißkanaldüse 10 vorgesehen ist. Im unteren Bereich des Werkzeugs ist eine weitere Werkzeugplatte 86 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise mit der ersten Werkzeugplatte 80 verbunden ist. In der weiteren Werkzeugplatte 86 ist eine (nicht näher bezeichnete) Vorkammer ausgebildet, die einen Zentriersitz 87 für die Heißkanaldüse 10 bildet. Eine Angussöffnung 88 mündet in einem (nicht dargestellten) Formhohlraum, der von wenigstens einer ebenfalls nicht gezeigten Formnestplatte gebildet wird. Oberhalb der Heißkanaldüse 10 ist ein Verteiler 89 in Form einer Verteilerplatte angeordnet, die mit einer (gleichfalls nicht gezeichneten) Schmelzequelle für eine zu verarbeitende Materialschmelze strömungsverbunden ist. Diese wird über (nicht gezeigte) Verteilerkanäle, die innerhalb des Verteilers 89 ausgebildet sind, der Heißkanaldüse 10 zugeführt.
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Die Heißkanaldüse 10 hat ein aus einem hochfesten Werkstoff – beispielsweise einem Werkzeugstahl – gefertigtes Materialrohr 20, das an einem Ende 22 mit einem Anschlusskopf 23 und an einem gegenüberliegenden Ende 26 mit einem Düsenmundstück 36 versehen ist. Letzteres ist in diesem Ausführungsbeispiel als Düsenspitze ausgebildet.
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Der Anschlusskopf 23 des Materialrohres 20 liegt in eingebautem Zustand der Heißkanaldüse 10 dichtend an dem Verteiler 89 des Spritzgießwerkzeugs an. Er ist entlang der Längachse A des Materialrohres 20 im Querschnitt rechteckig ausgebildet, während ein an den Anschlusskopf 23 einstückig anschließender Schaft 24 im Querschnitt rund ausgebildet ist. Wie 2 zeigt, ist der Außendurchmesser d des Schaftes 24 quer zu einer ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 kleiner als die Breite b des Anschlusskopfes 23. Letztere ist kleiner als dessen Länge l, wobei sich die Breite b des Kopfes 23 in einer zweiten Richtung S quer zur ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 erstreckt, während sich die Länge l des Kopfes 23 in der ersten Richtung R quer zur zweiten Richtung S und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 erstreckt. Das Materialrohr 20 ist damit quer zur ersten Richtung R insgesamt flach ausgebildet.
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Innerhalb des sich in Längsrichtung A erstreckenden Materialrohres 20 ist mittig ein Schmelzekanal 21 für die Materialschmelze eingebracht. Der bevorzugt als Bohrung ausgebildete Kanal 21 besitzt im Anschlusskopf 23 eine Material-Zuführöffnung 31, die in eingebautem Zustand der Düse 10 mit einem Verteilerkanal in der Verteilerplatte 89 strömungsverbunden ist. An seinem unteren Ende mündet der Schmelzekanal 21 in die Düsenspitze 36, welche die Materialschmelze über eine Material-Austrittsöffnung 37 und die Angussöffnung 88 in das Formnest des Spritzgießwerkzeugs leitet. Die bevorzugt aus einem hochwärmeleitenden Material gefertigte Düsenspitze 36 ist endseitig in das Materialrohr 20 eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt. Sie kann aber auch – je nach Anwendungsfall – bei gleicher Funktionsweise mit dem Materialrohr 20 einstückig sein oder mittels eines (nicht gezeigten) Sicherungselements in dem Materialrohr 20 fixiert sein. Ferner kann das Düsenmundstück 36 einen offenen Anguss bilden. Oder man verwendet einen Nadelverschluss. In diesem Fall bildet das Düsenmundstück 36 eine Nadelführung für eine längsbeweglich gelagerte Verschlußnadel.
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Auf dem Außenumfang 25 des Materialrohr-Schafts 24 ist eine Heizvorrichtung 40 aufgesetzt. Diese hat einen flachen Massivblock 41, der sich über nahezu die gesamte axiale Länge des Schafts 24 erstreckt. Wie 2 weiter zeigt, ist die Breite B des Massivblocks 41 kleiner als dessen Länge m, wobei sich die Breite B des Massivblocks 41 in der zweiten Richtung S quer zur ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 erstreckt, während sich die Länge m in der ersten Richtung R quer zur zweiten Richtung S und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 erstreckt. Wichtig ist, dass der Massivblock 41 eine Breite B aufweist, die in der zweiten Richtung S, d. h. quer zur ersten Richtung R und quer zur Längsrichtung A, die Breite b des Anschlusskopfes 23 des Materialrohres 20 nicht übersteigt. Die Heizvorrichtung 40 ist damit nicht breiter als der Anschlusskopf 23 des das Materialrohres 20, so dass beide Bauteile 20, 40 quer zur Richtung R insgesamt flach bzw. schmal ausgebildet sind.
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Innerhalb des aus einem hochwärmeleitenden Material, beispielsweise Kupfer oder Messing, gefertigten Massivblocks 41 ist für die Aufnahme des Materialrohres 20, insbesondere für die Aufnahme des Schaftes 24, ein erster Aufnahmekanal 43 in Form einer Durchgangsbohrung eingebracht. Dessen Innendurchmesser ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser d des Schaftes 24, so dass letzterer für einen guten Wärmeübergang stets satt und formschlüssig von der Heizvorrichtung 40 umschlossen ist.
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Parallel neben dem ersten Aufnahmekanal 43 ist in dem Massivblock 41 ein weiterer Aufnahmekanal 45 vorgesehen, der für die Aufnahme eines Heizelements 50 rund oder eckig ausgebildet sein kann. Im Ausführungsbeispiel von 1 ist das Heizelement 50 eine längliche, kreiszylindrische Heizpatrone, die sich nahezu über die gesamte axiale Länge des Heizkörpers 40 und damit bis in den Bereich der Düsenspitze 36 hinein erstreckt. Sie ist mit elektrischen Anschlüssen 52 versehen, die am oberen Ende seitlich von dem Massivblock 41 weggeführt und an einen (nicht dargestellten) elektrischen Regelkreis angeschlossen werden. Der Außendurchmesser der Heizpatrone 50 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des Aufnahmekanals 45, so dass auch die Heizpatrone 50 stets mit gutem Wärmekontakt von dem hochwärmeleitenden Material des Massivblocks 41 umschlossen ist. Die von der Heizpatrone 50 erzeugte Heizleistung wird dadurch optimal an den Massivblock 41 und von diesem unmittelbar an das Materialrohr 20 abgegeben. Damit die Breite B des Massivblocks die Breite b des Materialrohr-Kopfes 23 nicht übersteigt, sind der erste Aufnahmekanal 43 und der weitere Aufnahmekanal 45 in einer Richtung R quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 nebeneinander angeordnet. Beide Aufnahmekanäle 43 und 45 liegen mithin in einer Ebene, die von der Richtung R und der Längsachse A des Materialrohres 20 aufgespannt wird.
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Alternativ kann das Heizelement 50 ein von einem Heizmedium, z. B. Wasser oder Öl, durchströmbares (nicht gezeigtes) Rohrleitungsstück sein. Dieses wird in den Aufnahmekanal 45 eingesetzt und endseitig mit (ebenfalls nicht dargestellten) seitlichen Leitungsanschlüssen verbunden. Der Aufnahmekanal 45 kann allerdings auch unmittelbar als Rohrleitungsstück dienen, indem man ihn oben und unten dicht verschließt und in den Endbereichen seitliche Leitungsanschlüsse herausführt.
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Für die Erfassung der von der Heizvorrichtung 40 erzeugten Temperatur ist in unmittelbarer Nähe des Materialrohres 20 in dem Massivblock 40 ein zusätzlicher Aufnahmekanal 47 vorgesehen, in den ein Temperaturfühler 57 eingesetzt ist. Auch dessen Anschlüsse 58 werden am oberen Ende seitlich von dem Massivblock 41 weggeführt und an den (nicht dargestellten) elektrischen Regelkreis angeschlossen.
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Damit die von dem Temperaturfühler 57 erfasste Temperatur weitestgehend der tatsächlichen Temperatur innerhalb des Strömungskanals 21 entspricht, kann der Aufnahmekanal 47 für den Temperaturfühler 57 zumindest abschnittsweise zu einer Seitenfläche 42 des Massivblocks 41 hin offen ausgebildet sein. Mit der dadurch entstehenden (nicht dargestellten) Ausnehmung wird zudem der Wärmeübergang von dem Massivblock 41 auf das Materialrohr 20 dahingehend beeinflusst, dass in den Endbereichen 22, 26 des Materialrohres 20 mehr Wärme von der Heizvorrichtung 40 auf das Materialrohr 20 übertragen wird als in einem Mittelbereich, was sich günstig auf das Temperaturprofil innerhalb des Schmelzekanals 21 auswirkt. Denkbar ist aber auch, den Temperaturfühler 57 derart in dem Massivblock 41 zu integrieren, dass die (nicht näher bezeichnete) Messspitze des Temperaturfühlers 57 mit dem Schaft 24 des Materialrohres 20 in Kontakt steht, gegebenenfalls im Bereich einer weiteren (nicht gezeigten) Ausnehmung oder Aussparung in dem Massivblock 41.
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Damit sich die Heizung 40 relativ zu dem Materialrohr 20 nicht verschiebt oder gar von diesem herabgleitet, kann letzteres endseitig mit einer (nicht gezeigten) Umfangsnut versehen sein, in der ein (ebenfalls nicht dargestelltes) Spannelement, beispielsweise ein Federring, formschlüssig einsetzbar ist.
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Für die Festlegung des Materialrohres 20 im Spritzgießwerkzeug ist ein Halteblock 60 vorgesehen. Dieser hat einen Massivkörper 64, der mittels eines Fixiermittels 76 an der Werkzeugplatte 80 des Spritzgießwerkzeugs fixiert wird und der zur thermischen Isolierung bevorzugt aus einem schlecht wärmeleitenden und gleichzeitig preiswerten Werkzeugstahl gefertigt ist. In dem Halteblock 60 sind im Wesentlichen drei Ausnehmungen 61, 65, 70 eingebracht.
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Die erste Ausnehmung 61 ist für die Aufnahme des Materialrohres 20 vorgesehen, welches in der 1 von oben in den Halteblock 60 eingesetzt wird. Die Ausnehmung 61 ist hierzu stufenförmig ausgebildet, wobei ein erster, im Wesentlichen eckiger Abschnitt 62 den im Querschnitt eckigen Anschlusskopf 23 formschlüssig und drehfest aufnimmt, während ein zweiter Abschnitt 63 als zylindrische Bohrung ausgebildet ist, welche den Schaft 24 des Materialrohres 20 längsverschieblich führt. Dadurch ist es möglich, dass sich das Materialrohr 20 während des Aufheizens und Abkühlens des Spritzgießwerkzeugs innerhalb des Halteblocks 60 ausdehnen bzw. zusammenziehen kann, ohne dass Spannungen oder Verspannungen auftreten.
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Im eingebauten Zustand sitzt das Materialrohr 20 mit seinem Kopf 23 auf einer Stufe 71 im Halteblock 60 auf, wobei die Stirnseite 33 des Kopfes 23 die Stirnseite 73 des Halteblocks 60 bzw. des Massivkörpers 64 geringfügig überragt. Dadurch ist es möglich, den sich auf der Stufe 71 abstützenden Kopf 23 bündig gegen die Verteilerplatte 89 des Spritzgießwerkzeugs zu pressen, um eine dichte Verbindung zwischen dem Materialrohr 23 und der Verteilerplatte 89 zu gewährleisten.
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Die zweite Ausnehmung 65 dient zur Aufnahme eines Teils der auf den Schaft 24 des Materialrohres 20 aufgesetzten Heizvorrichtung 40. Sie liegt in der ersten Richtung R versetzt zur ersten Ausnehmung 61 und ist in der 1 von unten in den Massivkörper 64 des Halteblocks 60 eingebracht. Dadurch ist es möglich, die Heizvorrichtung 40 bezogen auf den Schaft 24 relativ lang auszubilden und (in der 1) von unten auf das in dem Halteblock 60 montierte Materialrohr 20 aufzuschieben. Man erkennt in 1, dass die Abmessungen der zweiten Ausnehmung 65 derart gewählt sind, dass der Massivblock 41 der Heizvorrichtung 40 den Halteblock 60 bzw. dessen Massivkörper 64 nicht berühren kann. Dadurch verbleibt zwischen dem Halteblock 60 und der Heizvorrichtung 40 stets ein Luftspalt 66, der die Heizvorrichtung 40 gegenüber dem Halteblock 60 thermisch isoliert.
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Die dritte Ausnehmung 70 ist von der ersten Richtung R her betrachtet frontseitig in den Halteblock 60 eingebracht. Sie dient zum Herausführen der Anschlüsse 52, 58 für die Heizvorrichtung 50 und den Temperaturfühler 57 aus dem Halteblock 60 heraus. Dabei ist es von Vorteil, wenn sowohl das Heizelement 50 der Heizvorrichtung 40 als auch der Temperaturfühler 57 jeweils eine Anschlussverlängerung aufweisen, die aus der weiteren Ausnehmung 70 des Halteblocks 60 herausgeführt ist. Diese Anschlussverlängerung ist bevorzugt ein Mantelkabel, welches die (nicht näher bezeichneten) elektrischen Anschlussdrähte der Anschlüsse 52, 58 aus dem kritischen Bereich der heißen Düsenbauteile in einen kälteren und gut zugänglichen Bereich verlegt. Dadurch wird zum einen der Verschleiß der Anschlüsse deutlich reduziert. Zum anderen können verbrauchte Anschlusskontakte bei Bedarf rasch und einfach von außen repariert und ersetzt werden. Um die Montage insgesamt zu erleichtern kann es zweckmäßig sein, die Ausnehmung 70 zur Stirnseite 73 des Halteblocks 60 hin offen zu gestalten (siehe dazu auch 3).
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Damit der Halteblock 60 die seitlichen Abmessungen der insgesamt als Flachdüse ausgebildeten Heißkanaldüse 10 nicht verbreitert, ist die Breite G des Halteblocks 60 kleiner ist als dessen Länge L, wobei sich die Breite G des Halteblocks 60 in der zweiten Richtung S quer zur ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 erstreckt, während sich die Länge L des Halteblocks 60 in der ersten Richtung R quer zur zweiten Richtung S und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 erstreckt. Ferner ist die Länge L des Halteblocks 60 größer ist als die Länge m des Massivblocks 41 der Heizvorrichtung 40, damit innerhalb des Halteblocks 60 ausreichend Platz für die Unterbringung der Ausnehmungen 61, 65, 70 vorhanden ist.
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In der Ausführungsform der 1 bis 3 ist die Breite G des Halteblocks 60 quer zur ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 nicht oder nur unwesentlich größer als die Breite b des Anschlusskopfes 23 des Materialrohres 20, d. h. die Differenz zwischen der Breite G des Halteblocks 60 und der Breite B des Massivblocks 41 der Heizvorrichtung 40 ist kleiner als die Differenz zwischen der Länge L der Halterung 60 und der Länge m des Massivblocks 41 der Heizvorrichtung 40. Dadurch ist die gesamte Heißkanaldüse 10 in der zweiten Richtung S quer zur ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 insgesamt sehr flach ausgebildet, so dass mehrere Düsen 10 – wie in 4 gezeigt – dicht beabstandet im Spritzgießwerkzeug nebeneinander angeordnet werden können. Weil die Heizvorrichtung 40 und der Halteblock 60 die Breite der Düse 10 nicht wesentlich vergrößern, sind die Düsenspitzen 36 der Materialrohre 20 extrem dicht zueinander beabstandet, so dass innerhalb der Werkzeugplatte sehr eng beabstandete Formkavitäten ausgebildet werden können, die allesamt einzeln angespritzt und einzeln geregelt werden können. Die Formnestplatte kann optimal ausgenutzt werden.
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Um trotz der geringen Breite G innerhalb des Halteblocks 60 ausreichend Raum für den Anschlusskopf 23 des Materialrohres 20 und den Massivblock 41 der Heizvorrichtung 40 zu schaffen, sind der erste Abschnitt 62 der ersten Ausnehmung 61 und/oder die zweite Ausnehmung 65 im Halteblock 60 zu einer Seitenfläche 67 des Halteblocks 60 hin zumindest abschnittsweise offen ausgebildet, wobei die Seitenfläche 27 des Kopfes 23 und die Seitenfläche 42 des Massivblocks 41 im Wesentlichen bündig mit den Seitenflächen 67 des Halteblocks 60 abschließen. Der Kopf 23 des Materialrohres 20 und der Massivblock 41 der Heizvorrichtung 40 können damit die Seitenflächen 67 des Halteblocks 60 nicht überragen. Die gesamte Heißkanaldüse 10 bildet folglich eine extrem schmale Flachdüse, die entlang der zweiten Richtung S quer zur ersten Richtung R nebeneinander angeordnet die Realisierung sehr enger Nestabstände ermöglicht. Zweckmäßig sind die Seitenflächen 27, 42 und 67 des Anschlusskopfes 23, des Massivblocks 40 und des Halteblocks 60 eben ausgebildet, so dass einander benachbarte Düsen 10 bei Bedarf flächig aneinander angrenzen.
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Zum Festlegen des Halteblocks 60 an der Werkzeugplatte 80 ist ein Fixiermittel 76 vorgesehen, bevorzugt eine Schraubverbindung 76, 81. Der Halteblock 60 hat hierzu in seinem Massivkörper 64 seitlich neben den Ausnehmungen 61, 65 eine Durchgangsbohrung 75 zur Aufnahme einer Schraube 76. Mit dieser wird der Halteblock 60 an der Werkzeugplatte 80 verschraubt. Letztere ist hierzu mit einer korrespondierenden Gewindebohrung 81 versehen. In der Werkzeugplatte 80 ist zudem für jede Heißkanaldüse 10 des Spritzgießwerkzeugs die Ausnehmung 82 eingebracht, welche den Schaft 24 des Materialrohres 20 und die darauf aufgebrachte Heizvorrichtung 40 aufnimmt.
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Man erkennt in 1, dass der Halteblock 60 von oben auf die Werkzeugplatte 80 aufgesetzt ist und dass das Materialrohr 20 von oben in den Halteblock 60 und die Ausnehmung 82 der Werkzeugplatte 80 eingeführt wird. Anschließend kann von unten durch die Ausnehmung 82 der Werkzeugplatte 80 hindurch die Heizvorrichtung 40 auf den Schaft 24 des Materialrohres 20 aufgeschoben werden.
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Wie 1 weiter zeigt, ist der Halteblock 60 am oberen Ende der Ausnehmung 82 in die Oberfläche der Werkzeugplatte 80 eingelassen. Letztere ist hierzu mit einer weiteren Ausnehmung 84 versehen. Dadurch wird der Halteblock 60 quer zur Längsachse A der Düse 10 zusätzlich in seiner mit der Schraube 76 festgelegten Position gesichert. Die Abmessungen der weiteren Ausnehmung 84 können derart bemessen sein, dass der Halteblock 60 bzw. dessen Massivkörper 64 kraft- und/oder formschlüssig in der Werkzeugplatte 80 sitzt. Die Ausnehmungen 82, 84 bilden dabei eine Stufe 85, auf der sich der Halteblock 60 in axialer Richtung abstützt.
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Zur Ausrichtung des Halteblocks 60 auf der Werkzeugplatte kann ferner eine Hülse 78 vorgesehen sein, die nach Art eines Dübels und/oder eine Passstücks sowohl in der Werkzeugplatte 80 als auch im Halteblock 60 eingepasst ist. Um den Halteblock 60 aus der weiteren Ausnehmung 64 besser lösen zu können, ist in dem Massivkörper 64 eine Nut 68 eingebracht. Diese kann zum Ansetzen eines (nicht dargestellten) Werkzeugs dienen.
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Ein wesentlicher Vorteil des Halteblocks 60 besteht darin, dass dieser das Materialrohr 20 quer zu dessen Längsachse A in seiner Lage fixiert, so dass der Kopf 23 der Düse 10 relativ zu der Werkzeugplatte 80 fixiert bleibt, sobald sich der Verteiler 89 des Spritzgießwerkzeugs während des Aufheizens oder Abkühlens des Werkzeugs relativ zum Kopf 23 des Materialrohres 20 verschiebt. Die weitere Werkzeugplatte 86 bildet gegenüberliegend zu dem Halteblock 60 den Zentriersitz 87 für das untere Ende 26 des Materialrohres 20, insbesondere aber für die Düsenspitze 36, die mithin stets zentrisch gegenüber der Angussöffnung 88 positioniert ist. Ein Isolierring 38 aus einem schlecht wärmeleitenden Material verhindert, dass Wärme von der Düsenspitze 36 auf die weitere Werkzeugplatte 88 übertragen wird.
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Sofern erforderlich, kann zur weiteren Stabilisierung und/oder Lagefixierung der Spritzgießdüse 10 im Werkzeug seitlich am Halteblock 60 ein Flansch 90 ausgebildet sein (siehe 3). In dem Flansch 90 ist eine Bohrung 92 eingebracht, in die wahlweise entweder eine Schraube 93 oder ein Bolzen 94 eingesetzt werden kann. Mit der Schraube 93 kann der Halteblock 60 zusätzlich an der Werkzeugplatte 80 des Spritzgießwerkzeugs verschraubt werden, wobei die Werkzeugplatte 80 mit einer korrespondierenden Gewindebohrung 95 versehen ist. Für die Aufnahme des Bolzens 94 ist in der Werkzeugplatte ein Sackloch 96 vorgesehen, wodurch der Halteblock 60 senkrecht zur Längsachse A der Düse 10 zusätzlich positioniert und fixiert wird. Zweckmäßig ist der Flansch 90 an der Frontseite des Halteblocks 60 ausgebildet, mithin gegenüberliegend zur Schraube 76.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung 100 mit wenigstens zwei und damit mehreren Spritzgießdüsen 10, die innerhalb der Werkzeugplatte 80 in der zweiten Richtung S nebeneinander angeordnet sind. Die Werkzeugplatte 80 ist dabei mit mehreren Ausnehmungen 82 versehen, welche jeweils ein Materialrohr 20 und eine Heizvorrichtung 40 aufnehmen. Die einzelnen Düsen 10a, 10b, 10c sind – wie in 4 dargestellt – mit geringem Abstand voneinander in einer Reihe angeordnet, so dass sich die Seitenflächen 27, 42, 67 des Anschlusskopfes 23, des Massivkörpers 41 und des Massivblockes 64 nicht berühren. Es ist allerdings auch möglich, die Düsen 10a, 10b, 10c so dicht nebeneinander zu positionieren, dass sich die Seitenflächen 27, 42, 67 berühren und im Flächenschluss aneinander anliegen. Die Abstände der Düsenspitzen 36 sind dann auf ein Minimum reduziert, so dass sich innerhalb der Düsenreihe extrem kleine Angusspunktabstände von nur noch wenigen Millimetern realisieren lassen. Ferner ist es möglich, die Spritzgießdüsen 10 auf einem Kreis oder auf mehreren Kreisen nebeneinander anzuordnen, wobei die Köpfe 23, die Halteblöcke 60 und/oder die Massivblöcke 64 in diesem Fall segmentförmig ausgebildet sein können. Die separat von den Materialrohren 20 ausgebildeten Flachheizkörper 40 versorgen die Strömungskanal 21 rundherum und bis in die Düsenspitzen 36 hinein gleichmäßig mit ausreichend Wärme, so dass der zu verarbeitende Kunststoff mit optimaler Temperatur den Angussöffnungen 88 zugeführt wird.
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Wie 4 weiter zeigt, ist wenigstens eine der Spritzgießdüsen 10a, 10b, 10c mit einem Flansch 90 versehen, vorzugsweise die am Ende der Reihe angeordnete Düse 10a. Der mit einer Schraube 93 oder einem Bolzen 94 an der Werkzeugplatte 80 fixierte Flansch 90 stabilisiert damit die gesamte Düsenreihe 10a, 10b, 10c im Werkzeug in der zweiten Richtung S. Da der Flansch 90 außen liegt, können die Düsen 10a, 10b, 10c weiterhin beliebig dicht nebeneinander positioniert werden. Um die Stabilität der Düsenreihe 10a, 10b, 10c weiter zu erhöhen kann am gegenüberliegenden Ende der Reihe ein weiterer (nicht gezeigter) Flansch 90 vorgesehen sein.
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In der Ausführungsform von 5 ist der zusätzliche Aufnahmekanal 47 für den Temperaturfühler 57 nicht zwischen dem ersten Aufnahmekanal 43 für den Schaft 24 des Materialrohres 20 und dem weiteren Aufnahmekanal 45 für das Heizelement 50 der Heizvorrichtung 40 angeordnet. Der zusätzliche Aufnahmekanal 47 ist vielmehr in der ersten Richtung R gegenüberliegend von dem weiteren Aufnahmekanal 45 in den Massivblock 41 der Heizvorrichtung 40 eingebracht. Dadurch wird der Temperaturfühler 57 weniger von der direkten Wärmeabstrahlung des Heizelements 50 beeinflusst.
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Wie 5 weiter zeigt, ist nur der erste Abschnitt 62 der ersten Ausnehmung 61 des Halteblocks 60 zu dessen Seitenfläche 67 hin offen ausgebildet. Ferner ist die Breite G des Halteblocks 60 geringfügig größer als die Breite b des Materialrohr-Kopfes 23 und die Breite B des Massivblocks 41 der Heizvorrichtung 40, so dass der Halteblock 60 im Bereich der zweiten Ausnehmung 65 eine größere Wandstärke aufweist. Dies erhöht die Stabilität des Halteblocks 60, ohne jedoch die Breite der Heißkanaldüse 10 in der zweiten Richtung S wesentlich zu erhöhen. Die Differenz zwischen der Breite G des Halteblocks 60 und der Breite B des Massivblocks 41 ist weiterhin sehr viel kleiner als die Differenz zwischen der Länge L des Halteblocks 60 und der Länge m des Massivblocks 41 der Heizvorrichtung 40.
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Die Länge L des Halteblocks 60 ist ferner derart bemessen, dass auf der der Schraube 76 gegenüberliegen Seite des Halteblocks 60 ausreichend Platz vorhanden ist, um einen Passstift 77 in den Halteblock 60 einzulassen. Der Passstift 77 greift formschlüssig in eine (nicht dargestellte) korrespondiere Ausnehmung in der Werkzeugplatte 80 ein, so dass der Halteblock 60 zu beiden Seiten des Materialrohres 20 gegenüber der Werkzeugplatte 80 fixiert ist, was sich insgesamt günstig auf die Stabilität der Spritzgießdüse 10 auswirkt.
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Die Ausführungsform der 6 zeigt eine Düsenreihe, wobei zwei Heißkanaldüsen 10 seitlich nebeneinander angeordnet sind. Jede Heißkanaldüse 10 hat ein Materialrohr 20, das in einen Halteblock 60 eingesetzt ist. Letztere liegen in der zweiten Richtung S seitlich nebeneinander und sind einstückig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Köpfe 23 der Materialrohre 20 innerhalb der Halteblöcke 60 mit seitlichem Kontakt angeordnet werden können, was den seitlichen Abstand der Düsenspitzen 36 und damit den seitlichen Abstand der Angussöffnungen 88 im Werkzeug auf ein Minimum reduziert, welches nur von der Breite b der Köpfe bzw. von der Breite B der Heizvorrichtungen 40 bestimmt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. So muss der Kopf 23 des Materialrohres 20 nicht rechteckig ausgebildet sein. Man kann diesen auch zunächst rund fertigen und anschließend die Seitenflächen 27 durch Abschleifen abflachen, bis die Breite b des Kopfes 23 ein vorgegebenes Maß erreicht.
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Um bei Bedarf die Heizleistung zu erhöhen, können eben dem Aufnahmekanal 45 für das Heizelement 50 noch weitere Aufnahmekanäle für weitere Heizelemente 50 in dem Massivblock 41 der Heizvorrichtung vorgesehen sein. Dabei können die Aufnahmekanäle 45 allesamt auf einer Seite des Aufnahmekanals 43 für das Materialrohr 20 liegen, oder die Aufnahmekanäle sind zu beiden Seiten des Aufnahmekanals 43 für das Materialrohr 20 angeordnet, so dass dieses von zwei Seiten aus mit Wärme versorgt wird. Wichtig hierbei ist, dass weiterhin die Breite B der Heizvorrichtung und die Breite G des Halteblocks 60 nicht größer oder nur geringfügig größer sind als die Breite b des Anschlusskopfes 23 des Materialrohres 20.
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Die Heizelemente 50 können bei Bedarf auch einen eckigen Querschnitt aufweisen, die in entsprechende Aufnahmekanäle 45 kraft- und formschlüssig eingesetzt werden. Letztere können endseitig offen oder mittels (nicht dargestellter) Deckel verschließbar sein, um beispielsweise die elektrischen Heizelemente 50 vor äußeren Einflüssen zu schützen. Ferner ist denkbar, den weiteren Aufnahmekanal 45 als Nut in die Außenfläche des Massivblocks 41 einzuarbeiten, so dass das Heizelement 50 von außen in den Massivblock 41 einsetzbar ist. Die Festlegung der Heizvorrichtungen 40 auf den Materialrohren 20 kann mittels Rast- oder Klemmelemente erfolgen, die kraft- und/oder formschlüssig mit dem jeweiligen Massivblock 41 in Eingriff stehen.
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Die Spritzgießdüse kann – wie oben beschrieben – als Heißkanaldüse ausgebildet sein. Es kann sich aber auch um eine Kaltkanaldüse handeln, wobei anstelle des Heizelements 50 ein Kühlelement in den Massivblock 41 eingesetzt ist. Die Heizvorrichtung 40 ist dann entsprechend eine Kühlvorrichtung.
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Die wesentlichen Vorteile der Erfindung stellen sich wie folgt dar:
- • Der Halteblock 60 schützt das Materialrohr 20 und die Heizvorrichtung 40 vor Scher- und Querkräften, die beim Aufheizen und Abkühlen des Spitzgießwerkzeugs von dem Verteiler auf den Kopf 23 des Materialrohres 20 und damit auf die Düse 10 ausgeübt werden.
- • Das Materialrohr 20, der Massivblock 41 und der Halteblock 60 können separat voneinander und aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden, um auf diese Weise Materialeigenschaften optimal nutzen zu können.
- • Aufgrund der insgesamt flachen Bauweise von Halteblock, Materialrohr und Heizvorrichtung können mehrere erfindungsgemäße Spritzgießdüsen in einem Werkzeug dicht an dicht nebeneinander angeordnet werden, wodurch die einzelnen Düsenspitzen mit minimalem Abstand zueinander liegen. Auf diese Weise lassen sich innerhalb eines Werkzeugsblocks bzw. einer Formnestplatte sehr enge Nestabstände realisieren oder es können mehrere Formnester bzw. Angusspunkte in engen Abständen gleichzeitig oder – bei Ausbildung der Spritzgießdüsen als Nadelverschlussdüsen – kaskadenförmig angespritzt werden.
- • Trotz engster Nestabstände kann jede Kavität im Werkzeug einzeln angespritz und die zugehörige Düse 10 einzeln und unabhängig geregelt und gewartet werden.
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Man erkennt, dass bei einer Spritzgießdüse 10 für ein Spritzgießwerkzeug, mit einem Materialrohr 20, in dem ein Schmelzekanal 21 für eine zu verarbeitende Materialschmelze ausgebildet ist, wobei das Materialrohr 20 an einem Ende 22 einen Anschlusskopf 23 und an einem gegenüberliegenden Ende 26 eine Düsenspitze 36 aufweist, und mit einer umfangsseitig auf das Materialrohr 20 aufsetzbaren Heizvorrichtung 40 für die Materialschmelze, wobei die Heizvorrichtung 40 einen Massivblock 41 aufweist, der aus einem hochwärmeleitfähigen Material ausgebildet ist, mit einem ersten Aufnahmekanal 43 für das Materialrohr 20 und mit wenigstens einem weiteren Aufnahmekanal 45 für ein Heizelement 50, und wobei die Breite B des Massivblocks 41 der Heizvorrichtung 40 quer zu einer ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 zumindest im Bereich des ersten Aufnahmekanals 43 die Breite b des Anschlusskopfes 23 des Materialrohres 20 nicht übersteigt, erfindungsgemäß das Materialrohr 20 in einen Halteblock 60 eingesetzt ist. Diese hat eine erste Ausnehmung 61 zur Aufnahme des Materialrohres 20 und eine zweite Ausnehmung 65 zur Aufnahme der Heizvorrichtung 40, wobei die Breite G des Halteblocks 60 quer zur ersten Richtung R und quer zur Längsachse A des Materialrohres 20 die Breite b des Anschlusskopfes 23 des Materialrohres 20 nicht übersteigt.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Längsachse/Längsrichtung
- B
- Breite (Massivblock)
- b
- Breite (Anschlusskopf)
- d
- Außendurchmesser (Schaft)
- G
- Breite (Halteblock)
- l
- Länge Anschlusskopf)
- L
- Länge (Halteblock)
- m
- Länge (Massivblock)
- R
- erste Richtung
- S
- zweite Richtung
- 10
- Spritzgießdüse
- 20
- Materialrohr
- 21
- Schmelzekanal
- 22
- Ende
- 23
- Anschlusskopf
- 24
- Schaft
- 25
- Außenumfang
- 26
- Ende
- 27
- Seitenfläche
- 31
- Zuführöffnung
- 33
- Stirnseite
- 36
- Düsenspitze
- 37
- Austrittsöffnung
- 38
- Isolierring
- 40
- Heizvorrichtung
- 41
- Massivblock
- 42
- Seitenfläche
- 43
- erster Aufnahmekanal
- 45
- weiterer Aufnahmekanal
- 47
- zusätzlicher Aufnahmekanal
- 50
- Heizelement
- 52
- Anschluss
- 57
- Temperaturfühler
- 58
- Anschluss
- 60
- Halteblock
- 61
- Ausnehmung
- 62
- erster Abschnitt
- 63
- zweiter Abschnitt
- 64
- Massivkörper
- 65
- zweite Ausnehmung
- 66
- Luftspalt
- 67
- Seitenfläche
- 68
- Nut
- 70
- weitere Ausnehmung
- 71
- Stufe
- 73
- Stirnseite
- 75
- Bohrung
- 76
- Schraube
- 77
- Passstift
- 78
- Hülse
- 80
- Werkzeugplatte
- 81
- Gewindebohrung
- 82
- Ausnehmung
- 84
- weitere Ausnehmung
- 85
- Stufe
- 86
- weitere Werkzeugplatte
- 87
- Zentriersitz
- 88
- Angussöffnung
- 89
- Verteiler
- 90
- Flansch
- 92
- Bohrung
- 93
- Schraube
- 94
- Bolzen
- 95
- Gewindebohrung
- 96
- Sackloch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29507848 U1 [0003]
- EP 0724943 A1 [0003]
- EP 0028153 B1 [0003]
- WO 97/03540 [0003]
- DE 29610268 U1 [0005, 0008]
- DE 20100840 U1 [0007]
