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Die Erfindung betrifft eine Heißkanalvorrichtung für eine Spritzgussmaschine. Die Vorrichtung umfasst ein Heißkanalrohr und einen Anschlussblock. Im Inneren des Anschlussblocks ist ein Kanal ausgebildet. Das Heißkanalrohr ist an den Kanal des Anschlussblocks angeschlossen. In einer Außenfläche des Heißkanalrohrs ist eine Vertiefung ausgebildet. In der Vertiefung sind ein erstes Manschettenteil und ein zweites Manschettenteil angeordnet, über die eine Kraft in Richtung des Anschlussblocks auf das Heißkanalrohr ausgeübt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Heißkanalvorrichtung.
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Heißkanalvorrichtungen dieser Art, wie beispielsweise in der
US 5 474 440 A und der
DE 38 35 087 A1 beschrieben, dienen dazu, ein Spritzgussmaterial in flüssiger oder pastöser Form zu einer Spritzgussform zuzuführen. Der Heißkanal erstreckt sich durch das Heißkanalrohr und den Anschlussblock hindurch. An einem Ende des Kanals wird das Spritzgussmaterial zugeführt und bewegt sich durch den Kanal zum anderen Ende. Die Heißkanalvorrichtung ist beheizt, sodass das Spritzgussmaterial auf seinem Weg durch den Kanal auf einer Temperatur oberhalb seiner Schmelztemperatur gehalten wird.
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Das Spritzgussmaterial in dem Heißkanal hat eine hohe Temperatur und wird unter hohem Druck durch den Heißkanal gefördert. Die Verbindungsstellen zwischen zwei Komponenten der Heißkanalvorrichtung müssen so gestaltet sein, dass sie diesen Bedingungen standhalten.
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Diesen Anforderungen zu genügen, ist insbesondere dann nicht ganz einfach, wenn die Gestalt des Heißkanals auf die Schnelle verändert werden soll. Dies ist beispielsweise gefordert bei der Fertigung von Prototypen oder Kleinserien, bei der es innerhalb kurzer Zeit möglich sein muss, die Heißkanalvorrichtung an eine andere Spritzgussform anzupassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißkanalvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Heißkanalvorrichtung vorzustellen, die eine erhöhte Flexibilität bieten. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Heißkanalvorrichtung umfassen die Manschettenteile Abschnitte, die in axialer Richtung relativ zueinander versetzt sind und die Manschettenteile sich in Umfangsrichtung überlappen.
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Durch die Erfindung wird es möglich, beim Zusammenstellen der Heißkanalvorrichtung von einem Heißkanalrohr beliebiger Länge auszugehen und das Heißkanalrohr auf die für den betreffenden Prototypen oder die Kleinserie gewünschte Länge zu kürzen. Eine Vertiefung nahe dem Ende des Heißkanalrohrs kann mit geringem Aufwand erzeugt werden. Die Manschettenteile können in der Vertiefung angreifen und gegen den Anschlussblock gespannt werden, um das Heißkanalrohr mit dem Anschlussblock zu verbinden. Indem auf diese Weise Verbindungsstücke von beliebiger Länge zwischen den Anschlussblöcken erzeugt werden können, kann die Heißkanalvorrichtung leicht nach den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
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Durch die Vertiefung in der Außenwand des Heißkanalrohrs ergibt sich eine Stützfläche, an der die Manschettenteile anliegen können, um die erforderliche Kraft zwischen dem Heißkanalrohr und dem Anschlussblock zu übertragen. Die Stützfläche ist in einer bevorzugten Ausführungsform senkrecht zur Achse des Heißkanalrohrs ausgerichtet. Die Vertiefung kann sich über den gesamten Umfang des Heißkanalrohrs erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vertiefung eine Nut, die im Querschnitt rechteckig ist.
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Der Anschlussblock kann eine Anlagefläche aufweisen, gegen die die Manschettenteile gespannt werden. In der Anlagefläche kann eine Aufnahme für das Heißkanalrohr ausgebildet sein, die gegenüber der Anlagefläche zurückgesetzt ist. Das Heißkanalrohr kann also ein Stück in die Aufnahme eingesetzt werden, sodass die Stirnfläche des Heißkanalrohrs an einer Gegenfläche der Aufnahme anliegt. Der Abstand zwischen der Stirnfläche des Heißkanalrohrs und der Stützfläche der Vertiefung sollte mindestens so groß sein, wie der Abstand zwischen der Anlagefläche und der Gegenfläche in der Aufnahme, so dass die Stützfläche leicht gegenüber der Anlagefläche vorspringt, so lange das Heißkanalrohr noch nicht unter Spannung steht. Dadurch wird es möglich, das Heißkanalrohr mit den Manschettenteilen gegen den Anschlussblock zu spannen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist deswegen der Abstand zwischen der Stirnfläche und der Stützfläche des Heißkanalrohrs etwas größer als der Abstand zwischen der Anlagefläche und der Gegenfläche des Anschlussblocks. Beispielsweise kann der erstgenannte Abstand um 0,5 mm bis 3 mm größer sein als der letztgenannte Abstand. Damit wird erreicht, dass trotz Toleranzen und trotz eines eventuellen Spiels der Manschettenteile das Heißkanalrohr zuverlässig gespannt werden kann.
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Damit das Heißkanalrohr zuverlässig mit dem Anschlussblock verbunden werden kann, ist es von Vorteil, wenn die Manschettenteile über einen möglichst großen Umfangsabschnitt mit dem Heißkanalrohr in Eingriff steht. Die Manschettenteile können mit verschiedenen Umfangsabschnitten des Heißkanalrohrs in Eingriff stehen, sodass sie gemeinsam einen möglich großen Teil des Umfangs abdecken. In einer bevorzugten Ausführungsform reichen zwei Manschettenteile aus, um den gesamten Umfang abzudecken. Nicht ausgeschlossen ist, dass die Vorrichtung mehr als zwei Manschettenteile umfasst, die auf diese Weise zusammenwirken.
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Von Vorteil ist es, wenn die Mehrzahl von Manschettenteilen so gestaltet ist, dass sie im Wesentlichen wie eine einheitliche Manschette wirken, die sich über den gesamten Umfang des Heißkanalrohrs erstreckt.
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Die Befestigung zwischen den Manschettenteilen und dem Anschlussblock kann beispielsweise über eine Schraubverbindung erfolgen. Eine Schraube kann durch eine Bohrung in dem Manschettenteil hindurch geführt werden und in ein mit einem Innengewinde versehenes Sackloch des Anschlussblocks eingeschraubt werden. Bevorzugt gibt es eine Mehrzahl solcher Schrauben, die über den Umfang des Heißkanalrohrs verteilt sind.
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Die Manschettenteile können eine Bohrung in den axial zueinander versetzten Abschnitten aufweisen. Die Bohrungen können so angeordnet sein, dass sie miteinander fluchten, wenn die beiden Manschettenteile mit dem Heißkanalrohr in Eingriff stehen. Damit wird es möglich, dass eine einzelne Schraube sich durch mehr als ein Manschettenteil hindurch erstreckt. Insbesondere ist es möglich, dass die Manschette mit insgesamt vier Schrauben an dem Anschlussblock befestigt wird, von denen zwei sich durch zwei Manschettenteile hindurch erstrecken. Dies ist eine besonders effektive Art der Verbindung zwischen der Manschette und dem Anschlussblock.
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Die erfindungsgemäße Heißkanalvorrichtung umfasst vorzugsweise eine auf das Heißkanalrohr wirkende Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung ist so ausgelegt, dass sie das Spritzgussmaterial in dem Rohr auf einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur halten kann. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise als eine Wendelheizung ausgebildet sein, die sich in mehreren Windungen um das Heißkanalrohr herum erstreckt. Eine solche Wendelheizung hat den Vorteil, dass sie sich aufgrund ihrer Flexibilität leicht an unterschiedlich lange Heißkanalrohre anpassen lässt. Es ist also möglich, das Heißkanalrohr zu kürzen, ohne dass eine andere Wendelheizung verwendet werden muss.
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Die erfindungsgemäße Heißkanalvorrichtung kann außerdem ein Schutzrohr umfassen, das auf das Heißkanalrohr aufgeschoben wird. Die Heizeinrichtung kann zwischen der Außenseite des Heißkanalrohrs und der Innenseite des Schutzrohrs eingeschlossen sein. Das Schutzrohr dient außerdem als Wärmereflektor, der einen möglichst großen Anteil der mit der Heizeinrichtung erzeugten Wärme in Richtung des Heißkanalrohrs leitet. Die Heizeinrichtung und/oder das Schutzrohr erstrecken sich vorzugsweise über mindestens 80%, weiter vorzugsweise mindestens 90% der Länge des Heißkanalrohrs. Die Länge des Schutzrohrs wird vorzugsweise entsprechend der Länge des Heißkanalrohrs angepasst. Das Heißkanalrohr selbst erstreckt sich vorzugsweise geradlinig zwischen seinen beiden Enden. Das Heißkanalrohr hat vorzugsweise über wenigstens die Hälfte seiner Länge einen einheitlichen Außendurchmesser. Die Vertiefung, in der die Manschettenteile angreifen, bildet vorzugsweise eine Unterbrechung des einheitlichen Außendurchmessers.
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Die Heizeinrichtung kann außerdem einen integrierten Thermofühler aufweisen. Damit wird es möglich, einen geschlossenen Regelkreis zu bilden, mit dem die Temperatur des Heißkanalrohrs innerhalb einer vorgegebenen Spanne gehalten wird.
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Das erfindungsgemäße Heißkanalrohr kann sich zwischen einem ersten Anschlussblock und einem zweiten Anschlussblock erstrecken. Die Verbindung zu beiden Anschlussblöcken sollte so gestaltet sein, dass das Spritzgussmaterial trotz des hohen Drucks und der hohen Temperatur nicht austreten kann. Es ist möglich, dass an beiden Enden des Heißkanalrohrs erfindungsgemäße Manschettenteile vorgesehen sind, um die Verbindung zu dem Anschlussblock herzustellen. Für den erfindungsgemäß angestrebten Zweck, eine flexible Anpassung der Länge des Heißkanalrohrs zu ermöglichen, ist dies allerdings nicht erforderlich. Vielmehr ist es möglich, dass das Heißkanalrohr an einem seiner Enden über eine übliche Verbindung mit dem Anschlussblock verbunden ist. Beispielsweise kann das Heißkanalrohr an seinem Außenumfang mit einem Gewinde versehen sein, das in ein passendes Gewinde in einer Aufnahme des Anschlussblocks eingeschraubt wird. Die passende Länge des Heißkanalrohrs kann dadurch hergestellt werden, dass das Heißkanalrohr an seinem anderen Ende gekürzt wird.
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Der Anschlussblock kann so gestaltet sein, dass die Richtung des Heißkanals innerhalb des Anschlussblocks umgelenkt wird. Möglich ist beispielsweise eine Umlenkung um 90°. Die erfindungsgemäße Heißkanalvorrichtung kann so gestaltet sein, dass sich an beide Kanalausgänge des Anschlussblocks ein Heißkanal anschließt. Möglich ist, dass beide Heizkanäle über erfindungsgemäße Manschettenteile mit dem Anschlussblock verbunden sind. Möglich ist auch, dass der Anschlussblock an einem Ausgang eine mit einem Gewinde versehene Aufnahme für ein Heißkanalrohr aufweist, sodass das Heißkanalrohr in die Aufnahme eingeschraubt werden kann.
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Der Anschlussblock kann mit einer Heizeinrichtung versehen sein, die so ausgelegt ist, dass das Spritzgussmaterial innerhalb des Anschlussblocks auf einer Temperatur oberhalb seiner Schmelztemperatur gehalten werden kann.
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Der Anschlussblock kann als Verteilerblock gestaltet sein, in dem der Kanal sich von einem Eingang zu mehreren Ausgängen verteilt. Es kann dann eine entsprechende Anzahl von Heißkanalrohren an den Verteilerblock angeschlossen werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer Heißkanalvorrichtung für eine Spritzgussmaschine. Bei dem Verfahren wird ein Heißkanalrohr in eine Aufnahme eines Anschlussblocks eingesteckt. Ein erstes Manschettenteil und ein zweites Manschettenteil werden in eine Vertiefung eingesetzt, die in einer Außenfläche des Heißkanalrohrs ausgebildet ist. Die Manschettenteile werden gegen den Anschlussblock gespannt, um das Heißkanalrohr in der Aufnahme zu fixieren. Erfindungsgemäß umfassen die Manschettenteile Abschnitte, die in axialer Richtung relativ zueinander versetzt sind und die Manschettenteile sich in Umfangsrichtung überlappen. Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte Kürzen des Heißkanalrohrs auf eine gewünschte Länge und Erzeugen einer Vertiefung in dem gekürzten Heißkanalrohr. Die Vertiefung wird vorzugsweise nahe dem gekürzte Ende des Heißkanalrohrs erzeugt.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1: eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Heißkanalvorrichtung;
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2: ein Detail der erfindungsgemäßen Heißkanalvorrichtung in einer Schnittdarstellung; und
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3: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Eine in 1 gezeigte Heißkanalvorrichtung umfasst einen ersten Anschlussblock 14 und einen zweiten Anschlussblock 15. Ein Heißkanalrohr 16 erstreckt sich zwischen den Anschlussblöcken 14, 15. Wenn das Heißkanalrohr 16 mit den Anschlussblöcken 14, 15 verbunden ist, ergibt sich ein durchgehender Heißkanal, der sich von einer Eingangsöffnung 17 des Anschlussblocks 14 durch das Heißkanalrohr 16 hindurch bis zu einer Austrittsdüse 18 des Anschlussblocks 15 erstreckt. Der Anschlussblock 14 ist als Verteiler ausgebildet, in dem sich der Heißkanal verzweigt zu einer Austrittsdüse 19 und zu dem Heißkanalrohr 16.
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Durch die Eingangsöffnung 17 wird ein Spritzgussmaterial in flüssiger oder pastöser Form zu der Heißkanalvorrichtung zugeführt. Das Material wird entlang dem Heißkanal bis zu den beiden Austrittsdüsen 18, 19 gefördert. An die Austrittsdüsen 18, 19 kann eine Spritzgussform angeschlossen werden, die mit dem Spritzgussmaterial gefüllt wird und in der das Spritzgussmaterial aushärtet.
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Die Heißkanalvorrichtung ist so gestaltet, dass das Spritzgussmaterial während seines Aufenthalts in dem Heißkanal auf einer Temperatur gehalten wird, die höher ist als die Schmelztemperatur des Spritzgussmaterials. Zu diesem Zweck sind die Anschlussblöcke 14, 15 jeweils mit einer Heizeinrichtung versehen, die so gestaltet ist, dass die innerhalb der Anschlussblöcke 14, 15 angeordneten Abschnitte des Heißkanals entsprechend geheizt werden. Die Heizeinrichtung für das Heißkanalrohr 16 ist als Wendelheizung 20 ausgebildet, die sich in mehreren Windungen um den Umfang des Heißkanalrohrs 16 erstreckt. Die Wendelheizung 20 ist eingeschlossen zwischen dem Außenumfang des Heißkanalrohrs 16 und dem Inneren eines Schutzrohrs 21, das auf das Heißkanalrohr 16 aufgeschoben wird. Durch die Heizeinrichtungen wird sichergestellt, dass das Spritzgussmaterial in flüssiger oder pastöser Form aus den Austrittsdüsen 18, 19 austritt.
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Das Heißkanalrohr 16 ist an seinem einen Ende mit einem Außengewinde 22 versehen, das in eine in 1 nicht sichtbare Aufnahme des Anschlussblocks 14 eingeschraubt werden kann. Mit einem Schraubenschlüssel kann das Heißkanalrohr 16 über den neben dem Außengewinde 22 angeordneten Sechskant so fest angezogen werden, dass das Heißkanalrohr 16 dicht mit dem Anschlussblock 14 verbunden ist.
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Am gegenüberliegenden Ende des Heißkanalrohrs 16 wird die Verbindung zu dem Anschlussblock 15 über zwei Manschettenteile 23, 24 hergestellt. Der Anschlussblock 15 umfasst eine Aufnahme 25, in die ein Endabschnitt des Heißkanalrohrs 16 eingesteckt werden kann. Das Heißkanalrohr 16 ist nahe seinem Ende mit einer Umfangsnut 26 versehen.
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Gemäß 3 wird zum Herstellen der Verbindung zwischen dem Heißkanalrohr 16 und dem Anschlussblock 15 zunächst das erste Manschettenteil 23 in die Umfangsnut 26 eingesetzt (3A). Anschließend wird das zweite Manschettenteil 24 in die Umfangsnut 26 eingesetzt und so mit dem ersten Manschettenteil 23 zusammengefügt, dass beide Manschettenteile 23, 24 sich über den gesamten Umfang des Heißkanalrohrs 16 erstrecken und quasi eine gemeinsame Manschette bilden. Dieser Zustand ist in 3B dargestellt.
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Über vier Schrauben werden die Manschettenteile 23, 24 gegen eine Anlagefläche 27 gedrückt. Damit wird die Stirnfläche des Heißkanalrohrs 16 gegen eine Gegenfläche innerhalb der Aufnahme 25 gedrückt und es entsteht eine dichte Verbindung zwischen dem Heißkanalrohr 16 und dem Anschlussblock 15, siehe 3C.
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Gemäß 2 hat die Nut 26 einen kleinen Abstand zu der Anlagefläche 27, wenn das Heißkanalrohr 16 bis zum Anschlag in die Aufnahme 25 eingeführt ist. Dadurch wird es möglich, den Heißkanal 16 trotz Toleranzen und gegebenenfalls Spiel in den Manschettenteilen 23, 24 mit genügender Kraft in die Aufnahme 25 zu spannen.
