DE102010047953A1 - Anordnung zum Einspritzen von Kunststoff in eine Kavität einer Kunststoffspritzmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einspritzen von Kunststoff in eine Kavität einer Kunststoffspritzmaschine, umfassend eine Aufspannplatte (2), auf der eine erste, durch eine erste Betätigungseinheit (4a) betätigbare Nadelverschlussdüse und eine zweite, durch eine zweite Betätigungseinheit (4b) betätigbare Nadelverschlussdüse angeordnet sind, die jeweils einen Zylinder (10) und einen in diesem auf die jeweilige Nadelverschlussdüse wirkenden Kolben (12) aufweisen, die über ein Ventil (8a, 8b) und eine jeweilige Zulaufleitung (P1, P2) und Rücklaufleitung (T1, T2) durch Druckfluid einer Druckfluidquelle (52) beaufschlagbar sind, um die Verschlussnadeln (16) zum Schließen und zum Öffnen der zugeordneten Nadelverschlussdüse in Richtung der Spritzgussform oder von dieser weg zu bewegen, sich dadurch auszeichnend, dass die erste Betätigungseinheit (4a) ein an dieser angeordnetes erstes Ventil (8a) und die zweite Betätigungseinheit (4b) ein an dieser angeordnetes zweites Ventil (8b) umfasst, und dass die Zulaufleitung (P1) des ersten Ventils (8a) und die Zulaufleitung (P2) des zweiten Ventils (8b) über eine gemeinsame Zulauf-Sammelleitung (P) mit der Druckfluidquelle (52) und die Rücklaufleitung (T1) des ersten Ventils (8a) und die Rücklaufleitung (T2) des zweiten Ventils (8b) über eine gemeinsame Rücklauf-Sammelleitung (T) mit einem Vorratsbehälter (58) für das Druckfluid verbindbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einspritzen von Kunststoff in eine Kavität einer Kunststoffspritzmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Auf dem Gebiet der Kunststoffverarbeitung werden zur Herstellung von Kunststoffformteilen Nadelverschlussdüsen eingesetzt, mit denen über einen Schmelzgut-Verteiler zugeführter, durch Erhitzen verflüssigter Kunststoff durch eine Aufspannplatte hindurch in eine Spritzgussform injiziert wird, aus der das Formteil nach dem Erstarren des Kunststoffs entnommen werden kann.
• Derartige Nadelverschlussdüsen werden gewöhnlich mit einer der jeweiligen Nadelverschlussdüse zugeordneten Betätigungseinheit geöffnet oder geschlossen. Hierbei wird die Verschlussnadel einer jeden Nadelverschlussdüse bekanntermaßen durch einen in einem Zylinder der Betätigungseinheit angeordneten doppeltwirkenden Kolben entlang der zur Achse der Verschlussnadel fluchtenden oder parallelen Zylinderachse bewegt.
• Zur Bewegung des Kolbens werden die beiden durch den Kolben getrennten Zylinderkammern des Zylinders bekanntermaßen mit einem Druckfluid beaufschlagt, welches über eine jeweilige Druckfluidleitung von einer zentralen Ventil- und Verteilerkonsole zugeführt wird. Diese Druckfluidleitungen müssen dabei mit großem Aufwand in hierzu vorgesehenen Ausfräsungen in der Aufspannplatte verlegt und mit der im Randbereich der Aufspannplatte angeordneten Ventil- und Verteilerkonsole verbunden werden.
• Weiterhin ist es bekannt, dass die innerhalb der Ausnehmungen in der Aufspannplatte angeordneten Betätigungseinheiten der sogenannten „heißen Seite” einer Spritzgussmaschine Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius ausgesetzt sind und die Gehäuse der Betätigungseinheiten zur Verminderung von thermisch bedingten Ausdehnungen gekühlt werden müssen.
• Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, die Betätigungseinheiten mit einer Kühlplatte zu versehen, die jeweils über eine angeschlossene Kühlfluid-Vorlaufleitung, und eine Kühlfluid-Rücklaufleitung mit einer im Randbereich der Aufspannplatte angeordneten Kühlfluid-Verteilerkonsole verbunden ist. Hierzu bedarf es – in gleicher Weise wie bei den zuvor erwähnten Druckfluidleitungen – weiterer Aussparungen in der Aufspannplatte, um die Verrohrung für die Kühlkreisläufe der Betätigungseinheiten insbesondere in den Kreuzungsbereichen kollisionsfrei zu führen. Demgemäß werden bei den Vorrichtungen des Standes der Technik je Betätigungseinheit insgesamt vier Versorgungsleitungen für den Kühlkreislauf und das Druckfluid benötigt, die an einer entsprechenden Anzahl von Kreuzungspunkten in entsprechenden Ausfräsungen in der Aufspannplatte verlegt werden müssen. Da bei den heutzutage eingesetzten Spritzgussmaschinen beispielsweise 10 oder mehr Betätigungseinheiten pro Spritzgussform gleichzeitig zum Einsatz gelangen, wird eine entsprechende Anzahl von Ausfräsungen in der Aufspannplatte benötigt, die die Steifigkeit der hochbelasteten Aufspannplatte in erheblichem Maße schwächen. Um dennoch beim Betreiben einer Spritzgussmaschine die beiden Formteile der Spritgussmaschine mit einem Druck von mehreren Tonnen zusammen pressen zu können, der über die Aufspannplatte in die Spritzgussform eingeleitet wird, ist es zur Gewährleistung einer hohen Qualität der Spritzgussteile wünschenswert, die Anzahl sowie auch die Tiefe der Ausfräsungen soweit wie möglich zu reduzieren.
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zum Einspritzen von Kunststoff in eine Kavität einer Kunststoffspritzmaschine zu schaffen, die in besonders effizienter und platzsparender Weise eine Versorgung der Betätigungseinheiten mit Druckfluid und gleichzeitig eine hohe Steifigkeit und Druckfestigkeit der Aufspannplatte ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
• Gemäß der Erfindung umfasst eine Anordnung zum Einspritzen von Kunststoff in eine Kavität einer Kunststoffspritzmaschine eine Aufspannplatte, auf der eine erste, durch eine erste Betätigungseinheit betätigbare Nadelverschlussdüse und eine zweite, durch eine zweite Betätigungseinheit betätigbare Nadelverschlussdüse angeordnet sind, die jeweils einen Zylinder und einen in diesem auf die jeweilige Nadelverschlussdüse wirkenden Kolben aufweisen. Die Betätigungseinheiten sind über Ventile und eine jeweilige Zulaufleitung und Rücklaufleitung durch ein Druckfluid, wie beispielsweise Hydrauliköl, beaufschlagbar, um die Verschlussnadeln zum Schließen und zum Öffnen der zugeordneten Nadelverschlussdüse in Richtung der Spritzgussform oder von dieser weg zu bewegen.
• Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Betätigungseinheit ein an dieser angeordnetes erstes Ventil und die zweite Betätigungseinheit ein an dieser angeordnetes zweites Ventil umfasst, wobei das Ventil gemäß der bevorzugten Ausführungsform insbesondere ein elektrisch betätigtes 4/2-Wege-Magnetventil ist. Es kann jedoch auch ein hydraulisch oder pneumatisch aktivierbares 4/2-Wege-Ventil sein.
• Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Zulaufleitung des ersten Ventils und die Zulaufleitung des zweiten Ventils über eine gemeinsame Zulauf-Sammelleitung mit der Druckfluidquelle verbunden sind. In gleicher Weise sind die Rücklaufleitung des ersten Ventils und die Rücklaufleitung des zweiten Ventils über eine gemeinsame Rücklauf-Sammelleitung für das Druckfluid mit einem Vorratsbehälter für das Druckfluid verbindbar. Als Vorlauf-Sammelleitung und Rücklauf-Sammelleitung kommen beispielsweise eigensteife Hydraulikrohre oder auf einfachere Weise zu verlegende Hydraulikschläuche zum Einsatz, welche bevorzugt ummantelt sind.
• In entsprechender Weise können zusätzlich zum zweiten Ventil noch weitere bevorzugt identisch ausgebildete Ventile in der zuvor genannten Weise an die Zulauf-Sammelleitung und Rücklauf-Sammelleitung angeschlossen sein.
• Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass aufgrund des bevorzugt unmittelbaren Anordnung des Ventils an der jeweiligen Betätigungseinheit eine am Rand der Aufspannplatte angeordnete zentrale Verteiler- oder Ventilkonsole zum Verteilen des Druckfluids zu den Anschlüssen der Betätigungseinheiten entfallen kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass sich aufgrund der reduzierten Anzahl an Leitungen ebenfalls auch die Anzahl der Kreuzungspunkte verringert, was zu einer entsprechenden Verringerung der Anzahl an Ausfräsungen in der Aufspannplatte und damit zu einer erhöhten Steifigkeit der Aufspannplatte bei einer vorgegebenen. Materialstärke führt.
• Durch die zahlenmäßige Reduzierung der durch die Aufspannplatte zu verlegenden Leitungen ergibt sich der weitere Vorteil, dass der zeitliche Arbeitsaufwand zum Verbinden der Zu- und Rücklaufleitungen für das Druckfluid insbesondere bei einer großen Anzahl an Betätigungseinheiten auf einer Aufspannplatte erheblich reduziert werden kann, wodurch die Fertigungskosten gesenkt werden können. Zudem können durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung ebenfalls die Materialkosten für die zu installierende Druckfluidleitungen sowie auch die Wartungskosten und damit einhergehenden Stillstandzeiten im Falle von Störungen verringert werden, was zu einem. entsprechenden wirtschaftlichen Vorteil führt.
• Ein weitere Vorteil, der sich durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt, besteht darin, dass sich die für eine vorgegebene Steifigkeit der Aufspannplatte benötigte Materialstärke derselben aufgrund der verringerten Anzahl an Ausfräsungen insgesamt reduzieren lässt, wodurch die Herstellkosten abermals reduziert werden.
• Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, dass das Druckfluid in der Vorlauf-Sammelleitung und in der Rücklauf-Sammelleitung eine konstante Strömungsrichtung aufweist und beim Betätigen des Kolbens der Betätigungseinheit nicht lediglich in den Druckfluid-führenden Rohren hin und her geschoben wird. Somit wird gewährleitet, dass sich das Druckfluid über eine Vielzahl von Spritzvorgängen hinweg austauscht und kein Druckfluid über einen längeren Zeitraum hinweg in den Leitungen innerhalb der Aufspannplatte verbleibt, was in vorteilhafter Weise dazu führt, dass die Qualität des Druckfluids auch über einen längeren Zeitraum hinweg beibehalten werden kann, da das Druckfluid insbesondere nicht im Bereich der Betätigungseinheiten auf der heißen Seite der Aufspannplatte über einen längeren Zeitraum hinweg einer vergleichsweise hohen Temperatur ausgesetzt ist.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste und bevorzugt auch die zweite Betätigungseinheit ein Kühlelement, welches eingangsseitig mit der Zulaufleitung und ausgangsseitig mit der Rücklaufleitung der jeweiligen Betätigungseinheit verbunden ist, wobei der Durchfluss an Druckfluid durch das Kühlelement insbesondere über eine Strömungsdrossel gedrosselt wird. Das Kühlelement wird bevorzugt durch eine unterhalb der Betätigungseinheit auf der der Nadelverschlussdüse zugewandten Seite angeordnete Kühlplatte gebildet, welche von einer vorgebebenen Anzahl an Kühlkanälen durchzogen ist.
• Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung besitzt den Vorteil, dass der Druckfluid-Kreislauf durch die gemeinsame Zulauf- und Rücklauf-Sammelleitung innerhalb der Betätigungseinheiten in zwei Kreisläufe, einen Kühl-Kreislauf und einen Arbeits-Kreislauf, unterteilt wird. Somit wird das Druckfluid nicht nur zum Bewegen des innerhalb des Zylinders aufgenommenen Kolbens verwendet, sondern wird ebenfalls zur Kühlung der jeweiligen Betätigungseinheit zusammen mit dem daran angeordneten. Ventil verwendet. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Doppeltnutzung der Vorlauf- und Rücklauf-Sammelleitung des Druckfluid-Kreislaufs kann in vorteilhafter Weise auf einen separaten Kühlkreislauf, wie beispielsweise einen Kühlwasser-Kreislauf, wie er beim Stand der Technik zum Einsatz gelangt, sowie der zum Betrieb desselben benötigten Verteilerkonsole und Kühlmittel-Zulauf- und Rücklauf-Leitungen verzichtet werden, was zu einer weiteren Verringerung der Material-, Herstellungs- sowie Betriebs- und Wartungskosten führt. Zudem führt der Entfall der Kühlmittel-Zulauf- und Rücklaufleitungen zu einer weiteren Verringerung der Abmessungen sowie auch der Anzahl der in der Aufspannplatte benötigten Ausfräsungen.
• Alternativ zum Einsatz einer zuvor beschriebenen, bevorzugt einstellbaren Strömungsdrossel, kann es gemäß einer besonders kostengünstigen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, die Durchflussmenge des Druckfluids durch das Kühlelement einer Betätigungseinheit durch die Vorgabe eines festen Durchmessers der Kühlkanäle oder durch eine abschnittsweise Verengung des Kühlkanals innerhalb des Kühlelements festzulegen. Die Strömungsverbindung von der Vorlauf-Sammelleitung über das Kühlelement zur Rücklauf-Sammelleitung stellt hierbei einen kontinuierlich von Druckfluid durchströmten Kreislauf dar, in welchem das Druckfluid die vom Kühlelement aufgenommene Wärmeenergie im Bereich der Betätigungseinheit fortlaufend abführt und dadurch die Betätigungseinheit permanent kühlt.
• Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Strömungsdrossel dem Kühlelement bevorzugt strömungsmäßig nachgeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich der statische Druck im Druckfluid im Bereich des Kühlelements erhöht und hierdurch der Wärmeübergang vom Kühlelement auf das Druckfluid verbessert wird. Die Strömungsdrossel ist bevorzugt einstellbar, was in vorteilhafter Weise eine individuelle Einstellung einer im Wesentlichen konstanten Durchflussmenge an Druckfluid durch ein jedes der Kühlelemente ermöglicht, wodurch sich die Kühlleistung entsprechend anpassen und der Druckabfall des Druckfluids insbesondere im Bereich von vergleichsweise kühlen Bereichen einer Aufspannplatte entsprechend reduzieren lässt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann auf der der Nadelverschlussdüse zugewandten Seite der Betätigungseinheit eine thermisch isolierende Wärmedämmplatte angeordnet sein, welche bevorzugt über Distanzhülsen mit der Betätigungseinheit, bzw. mit dem Kühlelement verbunden ist, um die von der heißen Seite der Spritzgussform abgestrahlte Wärmeenergie von der Betätigungseinheit und insbesondere vom bevorzugt elektrisch betätigbaren Ventil abzuhalten.
• Nach dem einer weiteren Ausführungsform zugrunde liegenden Gedanken kann es vorgesehen sein, dass der Druckfluidquelle eine Kühleinrichtung zugeordnet ist, welche dem durch die Rücklauf-Sammelleitung zurückgeführten Druckfluid die im Spritzgusswerkzeug aufgenommene Wärmeenergie wieder entzieht und das Druckfluid bevorzugt auf ca. 30°C abkühlt. Hieraus ergibt sich im Falle von Hydrauliköl als Druckfluid, der Vorteil, dass sich das Hydrauliköl von der in der Druckfluidquelle angeordneten Pumpe auf einfachere Weise mit dem erforderlichen Druck von z. B. 400 bar fördern lässt, ohne sich dabei zu sehr aufzuheizen.
• Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Kühleinrichtung eine durch den bevorzugt drucklosen. Vorratsbehälter geführte Kühlleitung umfasst, die z. B. in Form einer Spirale mit einer möglichst großen Leitungsoberfläche derart im Vorratsbehälter angeordnet ist, dass die Kühlleitung wenigsten teilweise in das Hydrauliköl eintaucht.
• Die Kühleinrichtung wird hierbei in vorteilhafter Weise durch die Größe und Form des Vorratsbehälters unterstützt. Dabei kann es weiterhin vorgesehen sein, dass dem in dem Vorratsbehälter aufgenommenen Hydrauliköl die Wärme mit einem an der Außenoberfläche des Vorratsbehälters angeordneten Kühlkörper konvektiv entzogen wird, um die Kühleinrichtung beim Abkühlen des Hydrauliköls zu unterstützen und die Wärme wenigstens teilweise als Konvektionswärme an die Umgebungsluft ab zu geben.
• Ergänzend oder alternativ zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann die Kühleinrichtung weiterhin einen Durchfluss-Wärmetauscher, bevorzugt in Verbindung mit einer Wärmepumpe umfassen, der der Druckfluidquelle in Strömungsrichtung des Druckfluids betrachtet vor- und/oder nachgeschaltet ist. Diese Art der Ausgestaltung der Kühleinrichtung in Form eines Durchfluss-Wärmetauschers erhöht auf besonders effektive Weise den Wirkungsgrad der Kühleinrichtung um ein Vielfaches. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Durchfluss-Wärmetauschers bei Vorratsbehältern mit geringem Volumen, bei welchen eine Kühleinrichtung mit einer spiralförmigen Kühlleitung im Vorratsbehälter alleine nicht ausreicht. Eine eben solche kann jedoch auf einfache Weise durch einen Durchfluss-Wärmetauscher ergänzt werden, um einen ausreichend hohen Wirkungsgrad der Kühleinrichtung zu erreichen.
• Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung werden die Zulauf-Sammelleitung und/oder die Rücklauf-Sammelleitung jeweils bevorzugt in Form einer wenigstens teilweise innerhalb der Aufspannplatte verlaufenden, geschlossenen Ringleitung verlegt, um die Betätigungseinheiten mit der Druckfluidquelle zu verbinden.
• Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der lokale Druckabfall im Bereich der Anschlussstelle einer Zulaufleitung einer Betätigungseinheit in der Zulauf-Sammelleitung sich weniger stark auf die benachbarten Betätigungseinheiten auswirkt. Zudem kann sich das Druckfluid gleichmäßiger im Ringleitungssystem – bestehend aus der Zulauf-Sammelleitung und den Zulaufleitungen zu den Ventilen – verteilen, wodurch eine bessere Durchströmung der Zulauf-Sammelleitung ermöglicht wird.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Rücklauf-Sammelleitung bevorzugt direkt mit dem Vorratsbehälter für das Druckfluid verbunden und enthält an ihrem dem Vorratsbehälter zugewandten Ende eine weitere, insbesondere einstellbare Strömungsdrossel, über welche der Volumenstrom des zum Vorratsbehälter zurückfließenden Druckfluids veränderbar ist.
• Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Rücklauf-Sammelleitung ein Rückschlagventil, insbesondere in Form eines federbelasteten Kugelrückschlagventils und/oder einer einstellbaren Drossel, enthält, welches den Anschlussstellen der Rücklaufleitungen an die Rücklauf-Sammelleitung in Strömungsrichtung des Druckfluids betrachtet nachgeordnet ist. Hierdurch wird ein Eintreten von Gasen, insbesondere von Luft, in die Rücklauf-Sammelleitung verhindert, was insbesondere beim Einsatz eines drucklosen Vorratsbehälters für das Druckfluid sicherstellt, dass sich Luftblasen nicht vom. Vorratsbehälter aus entlang der Rücklauf-Sammelleitung bis zu den Betätigungseinheiten vorarbeiten können, wenn sich die Anordnung außer Betrieb befindet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Rückschlagventil bevorzugt ein einstellbares federbelastetes Rückschlagventil ist, welches in Richtung zum Vorratsbehälter hin öffnet und in der entgegengesetzten Richtung schließt.
• Weiterhin bewirkt das Rückschlagventil in der Rücklauf-Sammelleitung eine erzwungene Strömungsrichtung des Druckfluids und verhindert ebenso eine dieser entgegengesetzte Strömung des Druckfluids aus dem Vorratsbehälter zurück in die Rücklauf-Sammelleitung.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es ferner vorgesehen sein, dass der Kolben innerhalb des Zylinders eine Leckagebohrung aufweist, welche einen, beispielsweise aufgrund ihres Durchmessers begrenzten, geringen Durchfluss von Druckfluid aus der Zulaufleitung in die Rücklaufleitung ermöglicht, um den Zylinder mit dem durch die Leckagebohrung hindurch fließenden Druckfluid zu kühlen.
• Hierdurch eröffnet sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, den Zylinder der Betätigungseinheit durch einen fortlaufenden Austausch von Druckfluid zwischen den beiden Zylinderkammern alternativ oder zusätzlich zum Einsatz eines zuvor beschriebenen Kühlelements zu kühlen. Durch den damit verbundenen Entfall des Kühlelements ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der Bauhöhe der Betätigungseinheit, die wiederum zu einer Verringerung der Tiefe der die Betätigungseinheit aufnehmenden Ausfräsung in der Aufspannplatte und dadurch zu einer Erhöhung der Stabilität der Aufspannplatte führt.
• Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
• In den Zeichnungen zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, und
• 2 eine schematische Seitenansicht der ersten Betätigungseinheit bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
• Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Anordnung 1 zum Einspritzen von Kunststoff in eine Kavität einer Kunststoffspritzmaschine eine erste Betätigungseinheit 4a, die einen in einem ersten Gehäuse 6a angeordneten Zylinder 10 mit einem darin angeordneten doppeltwirkenden Kolben 12 aufweist, welcher den Zylinder 10 in eine erste Zylinderkammer A und eine zweite Zylinderkammer B unterteilt. Der Kolben 12 wirkt dabei auf die Verschlussnadel 16 der der ersten Betätigungseinheit 4a zugeordneten, nicht näher gezeigten Nadelverschlussdüse.
• Weiterhin umfasst die Anordnung 1 eine zweite Betätigungseinheit 4b mit einem in gleicher Weise aufgebauten zweiten Gehäuse 6b, welches ebenfalls einen durch einen Kolben 12 in eine erste und zweite Zylinderkammer A, B unterteilten Zylinder 10 aufweist.
• Wie der Darstellung von 1 weiterhin im Detail entnommen werden kann, ist der ersten Betätigungseinheit 4a weiterhin ein erstes Ventil 8a und der zweiten Betätigungseinheit 4b ein zweites Ventil 8b zugeordnet, welches jeweils mit den beiden Zylinderkammern A, B des Zylinders 10 der jeweiligen ersten oder zweiten Betätigungseinheit 4a, 4b und weiterhin über eine jeweilige Zulaufleitung P₁, P₂ und Rücklaufleitung T₁, T₂ mit einer gemeinsamen Zulauf-Sammelleitung P und einer gemeinsamen Rücklauf-Sammelleitung T verbunden ist.
• Über die gemeinsame Zulauf-Sammelleitung P wird die erste und zweite Betätigungseinheit 4a, 4b mit einem Druckfluid, wie insbesondere Hydrauliköl, beaufschlagt, welches durch eine ebenfalls mit der Zulauf-Sammelleitung P und der Rücklauf-Sammelleitung T verbundene Druckfluidquelle 52 bereitgestellt wird, um den auf die Verschlussnadeln 16 zum Schließen und zum Öffnen der zugeordneten Nadelverschlussdüsen wirkenden Kolben 12 in Richtung der Spritzgussform oder von dieser weg zu bewegen.
• Weiterhin weist die erste und zweite Betätigungseinheit 4a, 4b der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jeweils ein Kühlelement 20 auf, welches einlassseitig mit der Zulaufleitung P₁ oder P₂ der jeweiligen ersten oder zweiten Betätigungseinheit 4a, 4b strömungsmäßig verbunden ist. Auslassseitig ist das Kühlelement 20 durch eine bevorzugt in ihrem Querschnitt einstellbare Strömungsdrossel 22 mit der Rücklaufleitung T₁ oder T₂ der jeweiligen Betätigungseinheit 4a, 4b verbunden.
• Die Druckfluidquelle 52 der erfindungsgemäßen Anordnung 1 besitzt ferner einen einlassseitig mit der Rücklauf-Sammelleitung T verbundenen Vorratsbehälter 58, der auslassseitig mit einer Pumpe 54 in Verbindung steht, die das dem Vorratsbehälter 58 entnommene und durch die Kühleinrichtung 56 bevorzugt bis auf ca. 30°C abgekühlte Druckfluid unter hohem Druck über die an der Pumpe angeschlossene Zulauf-Sammelleitung P zu den jeweiligen mit dieser verbundenen Betätigungseinheiten 4a, 4b fördert. Die Kühleinrichtung 56 umfasst bevorzugt ein Kühlaggregat zur Erzeugung der zur Kühlung des Druckfluids benötigten thermischen Energie, sowie mindestens einen Wärmetauscher, beispielsweise in Form einer Wärmetauscherspirale, der bevorzugt im Vorratsbehälter 58 derart angeordnet ist, dass der Wärmetauscher wenigstens teilweise in das Druckfluid eintaucht.
• Gemäß der Darstellung von 1 fördert die Pumpe 54 das Druckfluid aus dem Vorratsbehälter 58 unter hohem Druck durch die Zulauf-Sammelleitung P, an welcher eine Vielzahl von Betätigungseinheiten 4a, 4b über jeweilige Zulaufleitungen P₁, P₂ an vorgesehenen Anschlussstellen anschließbar sind, die insbesondere mit T-förmigen Leitungsabschnitten 42 versehen sind. Die Zulaufleitungen P₁, P₂ besitzen ebenfalls jeweils eine erste Verbindungsstelle 50a in Form einer Verzweigung, an der sich der Druckfluidkreislauf in einen Arbeits- und in einen Kühlkreislauf aufteilt.
• Der Kühlkreislauf führt das an den ersten Verbindungsstellen 50a umgeleitete kühle Druckfluid, welches z. B. eine Temperatur von 50°C, bevorzugt jedoch eine Temperatur im Bereich der Raum- oder Umgebungstemperatur besitzen kann, zur Aufnahme von Wärmeenergie durch das Kühlelement 20 einer jeden Betätigungseinheit 4a, 4b und von dort durch eine Strömungsdrossel 22, welche bevorzugt über ein Einstellmittel, insbesondere eine Stellschraube, in ihrem Querschnitt veränderbar ist, zu einer zweiten Verbindungsstelle 50b, an der der Kühlkreislauf und der Arbeitskreislauf mit der Rücklaufleitung T₁, T₂ der jeweiligen Betätigungseinheit 4a, 4b zusammengeführt werden.
• Das durch den Arbeitskreislauf geleitete Druckfluid strömt von der jeweiligen Zulaufleitung P₁, P₂ durch ein der jeweiligen Betätigungseinheit 4a, 4b zugeordnetes erstes, bzw. zweites Ventil 8a, 8b, und wird von diesem je nachdem ob die Nadelverschlussdüse geöffnet oder geschlossen werden soll in die entsprechende Zylinderkammer A oder B geleitet. Das erste, bzw. zweite Ventil 8a, 8b ist bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ein 4/2-Wege-Magnetventil, welches die vier Leitungen gemäß den im Schaltsymbol angezeigten Pfeilrichtungen verbindet und die Nadelverschlussdüse in der bevorzugt durch eine Rückstellfeder vorgegebenen. Stellung verschließt.
• Gemäß der Darstellung von 1 leitet das erste und zweite Ventil 8a, 8b das in den Zulaufleitungen P₁, P₂ anstehende Druckfluid in die Zylinderkammer A, wodurch der Kolben 12 in Richtung zur Spritzgussform hin bewegt und die aus darstellungstechnischen Gründen nicht gezeigte Nadelverschlussdüse verschlossen wird. Das in der Zylinderkammer B befindliche Druckfluid wird dabei durch das Ventil über die Rücklaufleitung T₁, T₂ der jeweiligen Betätigungseinheit 4a, 4b zurück in die Rücklauf-Sammelleitung T geleitet, und strömt über diese zum Vorratsbehälter 58 zurück.
• Das von der ersten und zweiten Betätigungseinheit 4a, 4b über die jeweilige Rücklaufleitung T₁, T₂ in die Rücklauf-Sammelleitung T geleitete Druckfluid durchströmt weiterhin eine in der Rücklauf-Sammelleitung T bevorzugt ebenfalls angeordnete weitere Strömungsdrossel 26 sowie ein dieser nachgeordnetes Rückschlagventil 24 und tritt anschließend in den Vorratsbehälter 58 ein. Im Vorratsbehälter gibt das Druckfluid die in den. Betätigungseinheiten aufgenommene Wärmeenergie an das im Vorratsbehälter 58 befindliche Druckfluid ab und wird über die Kühleinrichtung 56 auf eine Temperatur von z. B. 30°C abgekühlt, bevor es über eine Pumpe 54 erneut in die Zulauf-Sammelleitung P gefördert wird.
• Bei der in 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform einer der erfindungsgemäßen Anordnung 1 eingesetzten Betätigungseinheit 4a ist das Gehäuse 6a, in welchem der Zylinder 10 und der in dem Zylinder 10 durch das Druckfluid vor- und zurück bewegbarer Kolben 12 aufgenommen sind, zwischen einer in einem festen Abstand zur Aufspannplatte 2 angeordneten Stützplatte 32 und der Aufspannplatte 2 angeordnet.
• Die ortsfeste Befestigung der Stützplatte 32 erfolgt vorzugsweise über vier nicht näher bezeichnete Distanzhülsen und Gewindebolzen 38, welch letztere sich jeweils durch eine nicht näher bezeichnete Bohrung in der Stützplatte 32 sowie durch die zugeordnete Distanzhülse hindurch erstrecken und mit ihrem freien Ende in einen zugehörigen Gewindeabschnitt 40 in der Aufspannplatte 2 eingeschraubt sind.
• Am Gehäuse 6a ist auf der der Aufspannplatte 2 zugewandten Seite das vom Druckfluid durchströmte plattenförmige Kühlelement 20 befestigt das sich seitlich über das erste Gehäuse 6a hinaus erstreckt um das erste Ventil 8a aufzunehmen. Im Kühlelement 20 ist eine zentrale Öffnung oder Bohrung geformt, durch welche hindurch sich die Verschlussnadel 16 und/oder ein der Aufspannplatte 2 zugewandter Teil des Kolbens 12 hindurch erstreckt, der bevorzugt eine Nadelaufnahme enthält, welche nicht gezeigt ist die mechanische Kopplung zwischen dem vorrichtungsseitigen Ende der Verschlussnadel 16 und dem Kolben 12 erzeugt.
• Wie der Darstellung von 2 weiterhin entnommen werden kann, stützt sich das Kühlelement 20 an der Aufspannplatte 2 über federelastische Mittel 30 ab, die das Gehäuse 6a vorzugsweise von der Aufspannplatte 2 weg drängen. Die federelastischen Mittel 30 umfassen bevorzugt wenigstens eine Spiraldruckfeder 30, welche insbesondere die Außenseite der Distanzhülsen umgibt, und drängen das Gehäuse 6a unter Erzeugung einer Vorspannung gegen die Stützplatte 32, die in diesem Falle als Anschlag wirkt, welcher die Bewegung des Gehäuses 6a begrenzt.
• Wie 2 ferner zu entnehmen ist, ist das plattenförmige Kühlelement 20 mit zwei bevorzugt starren T-förmigen Leitungsabschnitten 42 verbunden, die jeweils die Zulaufleitung P₁ zur Verbindung mit der Zulauf-Sammelleitung P und die Rücklaufleitung T₁ zur Verbindung mit der Rücklauf-Sammelleitung T bilden. An den beiden T-förmigen Leitungsabschnitten 42 sind Sechskantmuttern 44 vorgesehenen, um diese druckdicht mit den Rohren der Zulauf-, bzw. Rücklauf-Sammelleitung P, T zu verbinden.
• Der T-förmige Leitungsabschnitt 42, welcher als Rücklaufleitung T₁ dient, ist weiterhin in einer Ausfräsung 48 in der Aufspannplatte 2 aufgenommen, die sich zur Aufnahme der Rücklauf-Sammelleitung T bevorzugt über die gesamte Aufspannplatte 2 hinweg erstreckt.
• Wie der Darstellung von 2 weiterhin entnommen werden kann, erstreckt sich das Kühlelement 20, dessen rückführender Leitungsabschnitt 60 mit der in diesem angeordneten einstellbaren Strömungsdrossel 22 in der Zeichnung lediglich gestrichelt dargestellt ist, über das Gehäuse 6a der ersten Betätigungseinheit 4a hinaus und überdeckt gleichzeitig auch das erste Ventil 8a, um dieses zu kühlen. Die Strömungsdrossel 22 ist gemäß der Darstellung von 2 als Stellschraube ausgestaltet, welche beispielsweise über eine Innensechskantbohrung in den Querschnitt des rücklaufenden Leitungsabschnitts 60, welcher bevorzugt im Bereich der zweiten Verbindungstelle 50b angeordnet ist, eingeschraubt wird.
• Somit kann die zur Kühlung verwendete Menge an Druckfluid durch Verändern des in der Strömungsdrossel 22 zur Verfügung stehenden Leitungsquerschnitts eingestellt werden, indem dieser auf einfache Weise durch Verdrehen der seitlich angeordneten, leicht zugänglichen Innensechskantschraube verändert wird.
• Gleichzeitig oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass im Kolben 12 und/oder in der Wand des Zylinders 10 eine Leckagebohrung 18 vorgesehen ist, die die erste Zylinderkammer A und die zweite Zylinderkammer B hydraulisch miteinander verbindet.
• Bezugszeichenliste

1

Anordnung

2

Aufspannplatte

4a

erste Betätigungseinheit

4b

zweite Betätigungseinheit

6a

erstes Gehäuse

6b

zweites Gehäuse

8a

erstes Ventil

8b

zweites Ventil

10

Zylinder

12

Kolben

16

Verschlussnadel

18

Leckagebohrung

20

Kühlelement

22

Strömungsdrossel

24

Rückschlagventil

26

weitere Strömungsdrossel

28

Distanzhülse

30

federelastische Mittel

32

Stützplatte

34

Wärmedämmplatte

36

Schraube

38

Gewindebolzen

40

Gewindeabschnitt

42

T-förmiges Leitungselement

44

Sechskantmutter

46

elektrische Steckverbindung

48

Ausfräsung

50a

erste Verbindungstelle

50b

zweite Verbindungstelle

52

Druckfluidquelle

54

Pumpe

56

Kühleinrichtung

58

Vorratsbehälter

60

Leitungsabschnitt

A

erste Zylinderkammer

B

zweite Zylinderkammer

P

Zulauf-Sammelleitung

P₁

Zulaufleitung

P₂

Zulaufleitung

T

Rücklauf-Sammelleitung

T₁

Rücklaufleitung

T₂

Rücklaufleitung

Claims (10)

1. Anordnung zum Einspritzen von Kunststoff in eine Kavität einer Kunststoffspritzmaschine, umfassend eine Aufspannplatte (2), auf der eine erste, durch eine erste Betätigungseinheit (4a) betätigbare Nadelverschlussdüse und eine zweite, durch eine zweite Betätigungseinheit (4b) betätigbare Nadelverschlussdüse angeordnet sind, die jeweils einen Zylinder (10) und einen in diesem auf die jeweilige Nadelverschlussdüse wirkenden Kolben (12) aufweisen, die über ein Ventil (8a, 8b) und eine jeweilige Zulaufleitung (P₁, P₂) und Rücklaufleitung (T₁, T₂) durch Druckfluid einer Druckfluidquelle (52) beaufschlagbar sind, um die Verschlussnadeln (16) zum Schließen und zum Öffnen der zugeordneten Nadelverschlussdüse in Richtung der Spritzgussform oder von dieser weg zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betätigungseinheit (4a) ein an dieser angeordnetes erstes Ventil (8a) und die zweite Betätigungseinheit (4b) ein an dieser angeordnetes zweites Ventil (8b) umfasst, und dass die Zulaufleitung (P₁) des ersten Ventils (8a) und die Zulaufleitung (P₂) des zweiten Ventils (8b) über eine gemeinsame Zulauf-Sammelleitung (P) mit der Druckfluidquelle (52) und die Rücklaufleitung (T₁) des ersten Ventils (8a) und die Rücklaufleitung (T₂) des zweiten Ventils (8b) über eine gemeinsame Rücklauf-Sammelleitung (T) mit einem Vorratsbehälter (58) für das Druckfluid verbindbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Betätigungseinheit (4a, 4b) ein Kühlelement (20) umfasst, welches eingangsseitig mit der Zulaufleitung (P₁, P₂) und ausgangsseitig insbesondere über eine Strömungsdrossel (22) mit der Rücklaufleitung (T₁, T₂) der jeweiligen Betätigungseinheit (4a, 4b) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrossel (22) einstellbar ist, um die Menge des hindurchfließenden Druckfluids zu verändern.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfluidquelle (52) eine Kühleinrichtung (56) zugeordnet ist, welche das durch die Rücklauf-Sammelleitung (T) zurückgeführte Druckfluid kühlt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (56) eine durch den Vorratsbehälter (58) geführte Kühlleitung umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (56) einen Durchfluss-Wärmetauscher umfasst, der in Strömungsrichtung des Druckfluids der Druckfluidquelle (52) vor- oder nachgeschaltet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauf-Sammelleitung (P) und/oder die Rücklauf-Sammelleitung (T) insbesondere eine wenigstens teilweise innerhalb der Aufspannplatte (2) verlaufende Ringleitung umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklauf-Sammelleitung (T) mit dem Vorratsbehälter (58) für das Druckfluid verbunden ist und an ihrem mit dem Vorratsbehälter (58) verbundenen Ende eine weitere, insbesondere einstellbare Strömungsdrossel (26) enthält, über welche die Fließgeschwindigkeit des zum Vorratsbehälter (58) zurückfließenden Druckfluides veränderbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklauf-Sammelleitung (T) ein den Rücklaufleitungen (T₁, T₂) in Strömungsrichtung des Druckfluids betrachtet nachgeordnetes Rückschlagventil (24) enthält, welches ein Eintreten von Gasen, insbesondere von Luft, verhindert.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (12) innerhalb des Zylinders (10) eine Leckagebohrung (18) aufweist, welche einen geringen Durchfluss von Druckfluid aus der Zulaufleitung (P₁, P₂) in die Rücklaufleitung (T₁, T₂) ermöglicht, um den Zylinder (10) mit dem durch die Leckagebohrung (18) hindurch fließenden Druckfluid zu kühlen.

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