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Diese Erfindung betrifft ein Heißkanalsystem für eine Spritzgießvorrichtung. Genauer betrifft diese Erfindung ein magnetisches Betätigungselement für ein Heißkanalsystem.
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Magnetische Betätigungselemente für Heißkanalsysteme sind bekannt. Im Vergleich mit hydraulischen oder pneumatischen Betätigungselementen sind beispielsweise in den Platten keine Versorgungskanäle erforderlich und magnetische Betätigungselemente sich für Reinraumanwendungen geeignet. Die bekannten Konzepte weisen Defizite auf, welche sich aus komplexen Gestaltungen hinsichtlich störender und/oder sich überlappender magnetischer Felder ergeben, sowie in Bezug auf den Bauraum, einer einfachen Montage und Wartung.
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Daher besteht ein Bedarf für ein verbessertes magnetisches Betätigungselement für ein Heißkanalsystem mit einer kompakten Gestaltung, einer einfachen Montage und Wartung mit einem geringeren Einfluss der erzeugten magnetischen Felder auf das Heißkanalsystem.
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Dies wird durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Anmeldung schlägt ein magnetisches Betätigungselement zum Betätigen wenigstens einer Ventilnadel eines Heißkanalsystems vor, das eine bewegbare Betätigungsplatte aufweist, die angeordnet ist, um sich entlang der Achse der wenigstens einen Ventilnadel, die mit ihrem hinteren Ende an der bewegbaren Betätigungsplatte angebracht ist, auf einer geraden Linie hin- und her zu bewegen (Hubbewegung), erste und zweite Permanentmagnete, die an den oberen und unteren Flächen der Betätigungsplatte befestigt sind. Erste und zweite Elektromagnete sind so gegenüber den Permanentmagneten angeordnet, dass in einer Öffnungsposition der wenigstens einen Ventilnadel der erste Permanentmagnet am ersten Elektromagneten anliegt und dass in einer Schließposition der wenigstens einen Ventilnadel der zweite Permanentmagnet am zweiten Elektromagneten anliegt. Das magnetische Betätigungselement weist ferner erste und zweite Isolatoren auf, die an den äußeren Seiten der Elektromagnete angebracht sind, um magnetische Interferenzen mit dem Heißkanalsystem zu verhindern und um Wärmeübertragung vom Heißkanalsystem auf das magnetische Betätigungselement zu verringern.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine kompakte und magnetisch abgeschirmte Gestaltung eines Betätigungselements: Permanentmagnete auf beiden Seiten der Betätigungsplatte und unmittelbar gegenüber diesen angeordnete Elektromagnete, erlauben einen Betrieb, bei welchem eine Seite der Betätigungsplatte vom dazugehörigen Elektromagneten angezogen wird und wobei die andere Seite der Betätigungsplatte vom dazugehörigen Elektromagneten abgestoßen wird. Zum Bewegen der Betätigungsplatte von einer ersten Anlageposition in die zweite Anlageposition muss nur die Richtung der Magnetfelder umgekehrt werden. Auf diese Weise werden jeweils die Magnetkräfte auf beiden Seiten der Betätigungsplatte zur resultierenden Bewegungskraft von Betätigungsplatte und Ventilnadel(n) aufsummiert. Die erfindungsgemäße Gestaltung erlaubt es, fast die ganze obere und untere Fläche der Betätigungsplatte zu verwenden, um diese mit Permanentmagneten abzudecken. Auf diese Weise kann ein großer Teil der Ausdehnung des magnetischen Betätigungselements zum Erzeugen der Betätigungskraft verwendet werden. Zusätzlich schirmen Isolatoren erzeugte magnetische Felder ab und verringern dabei Schwierigkeiten aufgrund von magnetischen Interferenzen.
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Die bewegbare Betätigungsplatte ist so angeordnet, dass sie auf einer geraden Linie entlang der Achse wenigstens einer Ventilnadel hin- und her bewegbar (Hubbewegung) ist. Das vordere Ende der Ventilnadel erstreckt sich in eine Heißkanaldüse (mit Nadelverschluss) und dient zum Öffnen und Schließen einer Angießöffnung zum Steuern des Schmelzestroms in einen Formhohlraum. Das hintere Ende der Nadel ist an der bewegbaren Betätigungsplatte angebracht. Daher entspricht die Bewegung der Ventilnadel der Bewegung der Betätigungsplatte. Im Rahmen der Erfindung kann die Betätigungsplatte nur eine daran angeordnete Ventilnadel aufweisen. In gleicher Weise ist es auch möglich, dass zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf, zwölf oder sogar mehr Ventilnadeln an der Betätigungsplatte angebracht sind und zusammen mit der Betätigungsplatte bewegt werden. Falls mehr als eine Ventilnadel an einer Betätigungsplatte angebracht sind, werden alle diese Ventilnadeln synchron bewegt.
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Das magnetische Betätigungselement weist ferner erste und zweite Permanentmagnete auf, welche an der oberen Fläche und an der unteren Fläche der Betätigungsplatte befestigt sind. Für Anwendungen, welche große Betätigungskräfte erfordern oder für Anwendungen mit sehr kompakter Gestaltung, wie beispielsweise aufgrund erhöhter Raumerfordernisse, können die oberen und unteren Flächen der Betätigungsplatte vom Permanentmagnet abgedeckt sein. Es ist auch möglich, stärkere Permanentmagnete zu verwenden (oder mit dem Elektromagnet stärkere Magnetfelder zu erzeugen), um die Magnetkraft insbesondere für kompakte Gestaltungen weiter zu vergrößern.
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Das magnetische Betätigungselement weist ferner erste und zweite Elektromagnete auf, welche den Permanentmagneten gegenüberliegend befestigt sind. Bei einer Entwicklung entspricht die Fläche der Elektromagnete, welche den Permanentmagneten gegenüber liegt, im Wesentlichen der Fläche der Permanentmagnete. Die Elektromagnete sind gegenüber den Permanentmagneten so befestigt, dass in einer Öffnungsposition der wenigstens einen Ventilnadel der erste Permanentmagnet am ersten Elektromagnet anliegt. Das heißt, dass der erste Permanentmagnet zum ersten Elektromagneten gezogen wird und an diesem anliegt. Um die Betätigungsplatte in diese Position zu bewegen kann der erste Elektromagnet beaufschlagt werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das so ausgerichtet ist, dass es den ersten Permanentmagnet anzieht.
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Ebenso sind die Elektromagnete gegenüber den Permanentmagneten in einer Weise befestigt, dass in einer Schließposition der wenigstens einen Ventilnadel der zweite Permanentmagnet am zweiten Elektromagnet anliegt. Das heißt, dass der zweite Permanentmagnet zum zweiten Elektromagnet gezogen wird und an diesem anliegt. Um die Betätigungsplatte in Schließposition des Ventils zu bewegen kann in gleicher Weise der zweite Elektromagnet beaufschlagt werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das so ausgerichtet ist, dass es den zweiten Permanentmagnet anzieht.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, den ersten bzw. den zweiten Elektromagnet zum Erzeugen eines Magnetfeldes zu beaufschlagen, das so gerichtet ist, dass es den betreffenden gegenüberliegenden Permanentmagnet vom Elektromagnet abstößt, um die Betätigungsplatte anzustoßen, am anderen Elektromagnet anzuliegen und dabei die Betätigungsplatte mit den Ventilnadeln in die andere Position zum Schließen bzw. Öffnen des Ventils zu bewegen. Die Verwendung von Magnetkraft zum Bewegen der Betätigungsplatte führt zu einer relativ kurzen Schaltzeit der Ventilnadeln.
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Das magnetische Betätigungselement weist ferner erste und zweite Isolatoren auf, die an den äußeren Seiten der Elektromagnete angebracht sind, um magnetische Interferenz des magnetischen Betätigungselements mit den Heißkanalsystem zu verhindern und zum vermindern von Wärmeübertragung vom Heißkanalsystem zum magnetischen Betätigungselement. Die äußere Seite des Elektromagnets ist wenigstens die Seite, die von dem Betätigungselement bzw. dem Permanentmagnet weg gerichtet ist. Die ersten und zweiten Isolatoren weisen einen wenigstens ausreichenden Aufbau zum Isolieren des erzeugten Magnetfelds auf, um zu verhindern, dass das Magnetfeld benachbarte Platten oder andere Elemente der Spritzgießmaschine beeinflusst.
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Das erfindungsgemäße magnetische Betätigungselement, dessen Bauteile kaum einem Verschleiß ausgesetzt sind, weist also eine kostengünstige, einfach aufgebaute, kompakte und leichtgewichtige Gestaltung auf. Weitere Wechselwirkungen des Heißkanalsystems mit dem Betätigungselement werden durch Verwendung von Isolatoren vermieden.
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Bei einer Weiterbildung des magnetischen Betätigungselements sind die ersten und zweiten Permanentmagnete so an der Betätigungsplatte befestigt, dass entweder die Südpole oder die Nordpole zur Betätigungsplatte hin ausgerichtet sind. Der Vorteil einer solchen Gestaltung ist, dass zum Betrieb der Betätigungsplatte die Elektromagnete parallel gesteuert werden können. Durch eine parallele Versorgung mit elektrischem Strom werden von den Elektromagneten parallele Magnetfelder erzeugt, das heißt, dass die Nord- und Südpole entweder in Richtung zur Gießform oder in Richtung zur Maschinendüse gerichtet sein werden. Dadurch gibt es eine abstoßende Kraft zwischen einem des Paars von ersten Permanentmagnet und erstem Elektromagnet und dem Paar von zweiten Permanentmagnet und zweiten Elektromagnet sowie eine anziehende Kraft zwischen dem anderen Paar. Beide Kräfte überlagern sich zum Steuern der Bewegung der Betätigungsplatte. Dies ermöglicht höhere Betätigungskräfte oder die Verwendung weniger starker Magnete bzw. Magnetfelder.
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Bei einer Weiterbildung ist das magnetische Betätigungselement in einer Vertiefung in der Rückplatte und/oder der Heißkanalrückplatte angebracht. Diese Ausführung ist insbesondere für Anwendungen geeignet, bei welchen eine Ventilnadel individuell betätigt wird oder bei welchen eine geringere Zahl von Ventilnadeln (insbesondere mit geringen Abständen dazwischen) synchron betätigt wird. Ein Heißkanalsystem kann einen oder eine Vielzahl von magnetischen Betätigungselementen aufweisen. Das Anbringen des magnetischen Betätigungselements in einer Vertiefung in den Platten des Heißkanalsystems gibt dem magnetischen Betätigungselement Schutz gegen äußere Einflüsse.
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Bei einer Weiterbildung ist die wenigstens eine Ventilnadel des magnetischen Betätigungselements in einer Ventilnadelbuchse gelagert, welche sich durch den zweiten Permanentmagnet, den zweiten Elektromagnet und den zweiten Isolator hindurch erstreckt. Die Ventilnadelbuchse lagert die Ventilnadel auf ihrem Weg durch den zweiten Permanentmagnet und den zweiten Elektromagnet, wenn sie sich zwischen der offenen und geschlossenen Position des Ventils bewegt. Bei einer Weiterbildung erstreckt sich diese Ventilnadelbuchse weiter in eine Öffnung in der Heißkanalrückplatte, um die Ventilnadel in einer größeren Entfernung von der Betätigungsplatte zu lagern. Da die Ventilnadel eine große Erstreckung gegenüber ihrem Querschnitt aufweist, ist eine geeignete Montage an der Betätigungsplatte sowie eine geeignete Lagerung während der Bewegung wichtig. Daher dient die Lagerbuchse einer robusteren Gestaltung des magnetischen Betätigungselements.
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Bei einer Weiterbildung des magnetischen Betätigungselements ist wenigstens eine Wartungsöffnung zum Warten der wenigstens einen Ventilnadel vorgesehen. Die Wartungsöffnung erstreckt sich durch den ersten Permanentmagnet, den ersten Elektromagnet und den ersten Isolator. Sofern möglich, ist es auch zweckmäßig, wenn sich die Wartungsöffnung auch durch die Rückplatte des Heißkanalsystems erstreckt. Eine solche Gestaltung ermöglicht einen Zugang zur Betätigungsplatte durch die Wartungsöffnung. Zum Beispiel kann die Ventilnadel ausgetauscht werden, wenn diese beschädigt oder verschlissen ist. Ebenso kann, sofern die wenigstens eine Ventilnadel hinsichtlich ihrer Länge einstellbar an der Betätigungsplatte montiert ist, ihre Ausdehnung im Ventil bzw. in der Angießöffnung durch Verwendung der Wartungsöffnung angepasst werden.
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Eine Weiterbildung des magnetischen Betätigungselements weist wenigstens einen Sensor auf, welcher insbesondere die Position der Betätigungsplatte und auf diese Weise die der wenigstens einen Ventilnadel erfasst. Es ist auch möglich, weitere Sensoren vorzusehen, welche beispielsweise die Temperatur von Elementen des Betätigungselements erfasst.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine magnetische Betätigungseinrichtung zum Betätigen wenigstens einer Ventilnadel eines Heißkanalsystems. Das magnetische Betätigungselement weist ein Gehäuse auf, welches das oben beschriebene magnetische Betätigungselement aufnimmt. Die magnetische Betätigungseinrichtung kann in einfacher Weise gehandhabt und als Einheit im Heißkanalsystem montiert werden. Zusätzlich kann beispielsweise die Verdrahtung der Elektromagnete innerhalb des Gehäuses verbunden werden und zu einem gemeinsamen Anschluss geführt werden. Es ist auch möglich, Sensoren im Gehäuse anzuordnen, um beispielsweise die Position der wenigstens einen Ventilnadel zu erfassen. Auch die Verdrahtung für Sensoren kann zum gleichen oder zu einem separaten Anschluss geführt werden, welcher insbesondere außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das Anordnen der Elemente in einem Gehäuse führt auch zu einer kompakten Gestaltung. Dieser Aufbau ermöglicht eine sogar noch einfachere Installation des magnetischen Betätigungselements in einem Heißkanalsystem.
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Bei einer Weiterbildung der magnetischen Betätigungseinrichtung weist das Gehäuse wenigstens teilweise magnetische Isolationseigenschaften auf, dahingehend, dass wenigstens einer der ersten und zweiten Isolatoren integral mit dem Gehäuse ausgebildet ist. Wenn der Isolator integral mit dem Gehäuse ausgebildet ist, kann der Elektromagnet unmittelbar am Gehäuse angebracht werden. Bei einer Weiterentwicklung hat das Gehäuse neben magnetischen Isoliereigenschaften auch wenigstens teilweise thermische Isoliereigenschaften zum Verringern der Wärmeübertragung vom Heißkanalsystem auf das magnetische Betätigungselement.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Spritzgießvorrichtung, welche wenigstens eine magnetische Betätigungseinrichtung aufweist, die mit einer Steuerungseinrichtung zum Steuern der Betätigung der wenigstens einen Ventilnadel verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung dient zum Steuern des Betriebs der Ventilnadeln, die mit der Betätigungseinrichtung verbunden sind. Bei einer Spritzgießvorrichtung mit mehr als einer magnetischen Betätigungseinrichtung ermöglicht dies einen individuellen Betrieb der Ventilnadeln, die mit jeweils einer magnetischen Betätigungseinrichtung verbunden sind. Dies ist insbesondere für Formwerkzeuge vorteilhaft, deren Formhohlräume verschiedene Volumina, Gestaltungen oder Füllgeometrien aufweisen (Familienform), welche eine unterschiedliche Steuerung des Füllvorgangs zum Beispiel aufgrund einer unterschiedlichen Dauer der Formfüllung erfordern.
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Durch die Verwendung der Steuereinrichtung ist es möglich, individuelle Schließzeiten/Öffnungszeiten für unterschiedliche Formhohlräume oder Gruppen von Formhohlräumen vorzusehen, die von jeweils einer magnetischen Betätigungseinrichtung betrieben werden. Diese Erfindung ist insbesondere für Familienformen mit 64 Formhohlräumen einsetzbar, die für zwei unterschiedliche Teile (32 Formhohlräume für jedes Teil) vorgesehen sind. Da der Formfüllvorgang für ein Teil länger dauern kann als für das andere Teil, kann jedes Betätigungselement gesteuert werden, zu verschiedenen Zeiten zu Öffnen/Schließen. Auch ein Anpassen der Zeit zum Öffnen/Schließen der Angießöffnung ist nur für die Formhohlräume eines Teils möglich. Die Erfindung ist insbesondere daher vorteilhaft, da die vorgesehene magnetische Betätigungseinrichtung kurze Ansprechzeiten ermöglicht.
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Eine weitere Ausführungsform der Spritzgießvorrichtung weist einen im Formhohlraum, insbesondere an der Formhohlraumwandung angeordneten Temperatursensor und/oder Drucksensor auf, wobei der Sensor mit der Steuereinrichtung zum Steuern der Betätigung der wenigstens einen Ventilnadel verbunden ist. Abhängig vom Sensortyp kann sein Erfassungselement beispielsweise knapp hinter der Formhohlraumwandung in der Form angeordnet sein, oder es könnte auch einen Bereich der Formhohlraumwandung ersetzen. Die Daten, die von einem im Formhohlraum angeordneten Temperatur- und/oder Drucksensor zur Verfügung gestellt werden, geben insbesondere Informationen betreffend die Qualität und den zeitlichen Fortschritt des Formfüllvorgangs und auch zur Erstarrung der Schmelze im Formhohlraum, was auch eine Einschätzung der Qualität des Gussteils ermöglicht. Mit der Verwendung der Daten, die von einem Temperatur und/oder Drucksensor erhalten werden, kann die magnetische Betätigungseinrichtung zum Öffnen/Schließen der Angießöffnung betätigt werden, entsprechend den Bedürfnissen eines spezifischen Formhohlraums oder einer Gruppe von Formhohlräumen mit Ventilnadeln, die mit jeweils einer magnetischen Betätigungseinrichtung verbunden sind. In gleicher Weise kann ein magnetisches Betätigungselement eines Auswerferstifts unter Verwendung der Daten, die vom im Formhohlraum angeordneten Temperatursensor und/oder Drucksensor erhalten werden, gesteuert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Heißkanalsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung bei welcher sich die Ventilnadeln in einer geschlossenen Position befinden;
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2a zeigt die Schnittdarstellung aus 1, wobei sich die Ventilnadeln in einer offenen Position befinden;
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2b zeigt die Schnittdarstellung aus 1, wobei sich die Gießform in einer offenen Position befindet;
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3a zeigt eine detailliertere Darstellung einer magnetischen Betätigungseinrichtung aus 1; und
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3b zeigt eine detailliertere Darstellung einer magnetischen Betätigungseinrichtung aus 2.
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Es wird Bezug genommen auf 1, welche eine Schnittdarstellung eines beispielhaften Heißkanalsystems gemäß der Erfindung mit den Ventilnadeln in einer geschlossenen Position zeigt. Das System weist eine Heißkanalrückplatte 11 auf, welche zwischen einer Rückplatte 10 und einer Heißkanalplatte 12 angeordnet ist. In der Heißkanalplatte 12 ist ein Heißkanalverteiler 16 angeordnet. Durch eine Maschinendüse 15 wird das Heißkanalsystem mit Schmelze versorgt. Von der Maschinendüse 15 wird die Schmelze zum Heißkanalverteiler 16 geführt (nicht dargestellt), an welchem eine Vielzahl von Heißkanaldüsen 209 angeordnet sind. In 1 sind vier Heißkanaldüsen 209 gezeigt, welche teilweise in der Heißkanalfrontplatte 13 angeordnet sind. Jede Heißkanaldüse 209 weist eine Ventilöffnung auf, welche mittels einer Ventilnadel 208 geöffnet und geschlossen wird. Wenn die Ventilöffnung geöffnet ist, kann die Schmelze vom Heißkanalverteiler 16 durch die Heißkanaldüse 209 und in einen Formhohlraum fließen, welcher in einer an der Formplatte 14 positionierten Gießform angeordnet ist. Die Schmelze erstarrt im Formhohlraum und auf diese Weise ist ein Spritzgussteil 210 hergestellt worden.
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Eine magnetische Betätigungseinrichtung 220 ist in einer Vertiefung 218 montiert, welche zum Teil in der Rückplatte 10 und zum Teil in der Heißkanalrückplatte 11 angeordnet ist. Die magnetische Betätigungseinrichtung 220 weist eine bewegbare (Hubbewegung) Betätigungsplatte 202 mit Permanentmagneten 200, 201 auf, die an ihren oberen und unteren Flächen befestigt sind. An der Rückplatte 10 ist eine magnetische Isolierung 204, welche integral mit einem Gehäuse 211 ausgebildet ist, zwischen einem Elektromagnet 203 und der Rückplatte 10 angebracht. Ebenso ist eine magnetische Isolierung 205, die integral mit dem Gehäuse 211 ausgebildet ist, zwischen einem Elektromagnet 207 und der Heißkanalrückplatte 11 angebracht. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind zwei Ventilnadeln 208 an der Betätigungsplatte 202 befestigt. Die Ventilnadeln 209 werden von einer Ventilnadelbuchse 215 gelagert, welche sich durch den Permanentmagnet 201, den Elektromagnet 207, das Gehäuse 211 und die Heißkanalrückplatte 11 erstreckt. Die Betätigungsplatte 202 ist zwischen den Elektromagneten 203, 207 entlang der Ventilnadelachse 212 bewegbar. In 1 liegt die Betätigungsplatte 202 über den Permanentmagnet 201 an dem Elektromagnet 207 an. In dieser Position der Betätigungsplatte 202 erstrecken sich die Ventilnadeln 208 in die Angießöffnung und verhindern, dass Schmelze in die Formhohlräume fließt.
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2a zeigt die Schnittdarstellung von 1 wobei sich die Ventilnadeln 208 in einer offenen Position befinden. Die Betätigungsplatte 202 liegt über den Permanentmagnet 200 am Elektromagnet 203 an. In dieser Position der Betätigungsplatte 202 sind die Ventilnadeln 208 aus der Angießöffnung zurückgezogen, die Schmelze kann in die Formhohlräume fließen. Zwei Wartungsöffnungen 214 sind an einer magnetischen Betätigungseinrichtung 220 gezeigt, welche sich durch die Rückplatte 10, das Gehäuse 211, den Elektromagnet 203 und den Permanentmagnet 200 erstrecken. Die Ventilnadelbuchse 215 hält die Ventilnadel 208 an ihrem hinteren Ende mittels einer Madenschraube 216. Diese Anordnung ist an der Betätigungsplatte 202 durch eine Außengewindemutter 217 befestigt. Diese Anordnung (mehr im Detail in den 3a und 3b gezeigt) – in Verbindung mit der Wartungsöffnung 214 – erlaubt ein Anpassen der Ventilnadelerstreckung an der Düsenspitze sowie ein Wechseln der Ventilnadel 208.
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2b zeigt die Schnittdarstellung aus 1 wobei sich die Gießform in einer offenen Position befindet. Im Vergleich mit dem Heißkanalsystem aus 1 weist das System in 2b eine so genannte Familienform mit wenigstens zwei verschiedenen Arten von Formhohlräumen 210, 210a auf. Die Ventilnadeln 208 jeder Art von Formhohlraum 210, 210a werden jeweils unterschiedlich mittels jeweils einer Betätigungseinrichtung 220 betätigt. Das dargestellte Heißkanalsystem ist mit einer Steuereinrichtung 223 verbunden, welche die Betätigung der Betätigungseinrichtung 220 steuert. Für eine Betätigungseinrichtung 220 ist eine Verbindung mit der Steuereinrichtung 223 mittels eines Anschlusses 222 gezeigt. Mit der Steuereinrichtung 223 ist auch ein kombinierter Temperatur- und Drucksensor 221 verbunden, welcher Daten bezüglich des Formfüllvorgangs und der Erstarrung der Schmelze im Formhohlraum erfasst. Jede magnetische Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) der Auswerferstifte 219, 219a ist auch mit der Steuereinrichtung 223 verbunden und wird von dieser gesteuert. Da die Ventilnadeln 208 und die Auswerferstifte 219, 219a von magnetischen Betätigungselementen betätigt werden, ist das in 2b gezeigte Heißkanalsystem für eine Verwendung in einer Reinraum-Umgebung vorbereitet.
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3a und 3b zeigen die magnetische Betätigungseinrichtung 220 des Heißkanalsystems der 1 und 2 detaillierter. Das Arbeitsprinzip des magnetischen Betätigungselements 202 wird nun unter Bezugnahme auf die 3a und 3b dargestellt.
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Starke Permanentmagnete 200, 210 sind auf den oberen und unteren Flächen der Betätigungsplatte befestigt, wobei die gleichen Magnetpole nach außen weisen, zum Beispiel in 3a, 3b sind die Nordpole N beider Permanentmagnete 200, 201 zur Außenseite der Betätigungsplatte 202 gerichtet. Gegenüber den Nordpolen N sind Elektromagnete 203, 207 an einer magnetischen Isolierung (Abschirmung) 204, 205 angebracht, welche im Gehäuse 211 integriert ist. Das Gehäuse 211 ist in einer Vertiefung 218 (in den 1 und 2 gezeigt) in der Rückplatte 10 und in der Heißkanalrückplatte 11 angebracht.
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Die Elektromagnete 203, 207 werden durch eine Versorgung mit einem spezifischen Strom durch den Anschluss 206 (in 1 und 2 gezeigt) elektrisch geladen. Hierauf erzeugen die Elektromagnete 203, 207 Magnetfelder, welche magnetische Nordpole N und Südpole S an den Elektromagneten 203, 207 bilden. Da diese Elektromagnete 203, 207 gegenüber den Permanentmagneten 200, 201 angeordnet sind, führt dies zu einem Abstoßen und einem Anziehen der jeweiligen Pole bzw. Elemente.
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Die Kraft des erzeugten Magnetfeldes ist proportional zur elektrischen Ladung. Daher wird, wenn die Richtung des Stroms umgekehrt wird, auch die Polarität des Magnetfeldes umgekehrt. Damit ändert sich auch die Wirkung der erzeugten Kräfte (Abstoßen und Anziehen) entsprechend. Durch Erhöhen des Stroms kann eine größere Kraft zum Betätigen der Ventilnadeln 208 erreicht werden.
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Die 3a und 3b zeigen das Abstoßen und Anziehen der Betätigungsplatte 202 zu den Elektromagneten 203, 207. Wie in 3a gezeigt ist, stoßen sich die gleichen Pole, das heißt Nordpol N des Elektromagnets 203 und Nordpol N des Permanentmagnets 200 (3a) voneinander ab.
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Andersherum zieht der Südpol S des Elektromagnets 207 den Nordpol N des Permanentmagnets 201 an. Dies führt zur der Position der Betätigungsplatte 202, in welcher die Ventilnadel 208 geschlossen ist.
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3b zeigt die magnetische Betätigungseinrichtung 220 nach einer Umkehrung der Stromrichtung. Die Polarität des Magnetfeldes beider Elektromagnete 203, 207 hat gewechselt. Jetzt stößt der Nordpol N des Elektromagnets 207 den Nordpol N des Permanentmagnets 201 ab und der Südpol S des Elektromagnets 203 zieht den Nordpol N des Permanentmagnets 200 an. Dies führt zu der Position der Betätigungsplatte 202, in welcher die Ventilnadel 208 geöffnet ist.
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Isolatoren (magnetische Abschirmung) 204, 205 sind um das Magnetfeld herum vorgesehen, um magnetische Interferenz mit Elementen 10 bis 14 und 16 des Heißkanalsystems und anderer ferromagnetischer Bauteile zu vermeiden. Eine solche magnetische Interferenz kann insbesondere zu einem Verlust magnetischer Eigenschaften führen. Darüber hinaus sind die Isolatoren 204, 205 der beispielhaften Ausführungsform mit Wärmeisolationseigenschaften versehen, um eine Wärmeübertragung vom Heißkanalsystem 16 zur magnetischen Betätigungseinrichtung 220 zu verringern.
